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이노코어 연구단, 노벨화학상 데이비드 베이커와 ‘AI 단백질 설계’ 성공
과학기술정보통신부 이노코어(InnoCORE) 사업을 통해 구축된 연구 협력 기반 아래, KAIST 이노코어 연구진이 의미 있는 연구 성과를 도출했다. 우리 대학은 2024년 노벨 화학상 수상자인 David Baker 교수(데이비드 베이커, 미국 워싱턴대학교)의 방문을 계기로, 공동연구를 통해 AI로 원하는 화합물을 정확히 인식하는 단백질 설계 연구 결과를 공개했다.
우리 대학은 생명과학과 이규리 교수가 AI-CRED 혁신신약 이노코어(InnoCORE) 연구단에 참여 중인 연구진으로서, David Baker 교수와의 공동 연구를 통해 특정 화합물을 선택적으로 인식하는 인공 단백질을 AI로 설계하는 데 성공했다고 9일 밝혔다.
이번 연구는 AI를 활용해 특정 화합물을 인식하는 단백질을 처음부터 설계(de novo)하고, 이를 실제로 작동하는 바이오 센서로 구현한 것이 특징이다. 기존에는 자연 단백질을 탐색하거나 일부 기능을 수정하는 방식이 주를 이뤘다면, 이번 연구는 AI 기반 설계를 통해 원하는 기능을 갖는 단백질을 ‘맞춤 제작’하고 실험적으로 검증까지 완료했다는 점에서 의미가 크다.
특히 연구진은 스트레스 호르몬인 코티솔(cortisol)을 선택적으로 인식하는 단백질을 설계하고, 이를 기반으로 AI가 설계한 바이오 센서를 구현하는 데 성공했다. 이는 단백질 설계에 그치지 않고 실제 측정 가능한 센서 기술로 확장한 것으로, 단백질 설계 분야의 오랜 난제였던 저분자 화합물 인식 문제를 해결한 사례로 평가된다.
이번 연구 성과는 향후 질병 진단, 신약 개발, 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 혈액 속 바이오마커를 정밀하게 감지해 질병을 조기에 진단할 수 있으며, 특정 분자를 선택적으로 인식하는 단백질 설계를 통해 표적 치료제 개발에도 기여할 수 있다. 또한 환경 오염 물질을 감지하는 센서 개발로 공기와 수질을 실시간으로 모니터링하는 등 맞춤형 바이오 센서 기술 구현이 가능해질 전망이다.
화합물을 인식하는 신규 단백질(de novo protein) 설계는 원자 단위의 정밀한 계산이 필요해 오랜 기간 단백질 설계 분야의 난제로 꼽혀왔다. 연구진은 단백질-리간드 상호작용을 정밀하게 반영하는 AI 모델을 개발하고, 이를 활용해 결합 단백질 설계에 성공했다.
그 결과, 대사물질과 저분자 약물을 포함한 6종의 화합물 각각에 대해 인공 결합 단백질을 설계하고, 실험을 통해 기능을 검증했다. 특히 코티솔과 결합하는 신규 단백질을 기반으로 화학 유도 이합체(chemical-induced dimer)를 설계해 코티솔 바이오 센서를 개발했다. 해당 설계 기술은 미국에서 임시 특허를 출원한 상태다.
이규리 교수는 “이번 연구는 AI를 활용해 특정 화합물을 정밀하게 인식하는 단백질을 설계할 수 있음을 실험적으로 입증한 것”이라며 “앞으로 질병 진단, 신약 개발, 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 단백질 설계 기술로 확장해 나갈 계획”이라고 밝혔다.
이번 연구는 KAIST 생명과학과 이규리 교수가 제1저자로, David Baker 교수가 교신저자로 참여했으며, 2026년 3월 28일 국제 학술지 Nature Communications에 게재됐다.
※논문명: Small-molecule binding and sensing with a designed protein family
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-70953-8
이규리 교수는 2025년 2월 KAIST에 부임한 신임 교수로, 단백질 디자인 연구실을 이끌고 있다. 원자 단위의 정밀한 단백질 복합체 설계 분야에서 세계적인 전문성을 보유하고 있으며, AI 기반 단백질 설계, 인공 효소 설계, RNA 인식 단백질 개발 등 다양한 연구를 수행하고 있다. 또한 InnoCORE 사업의 AI-CRED 혁신신약 연구단 소속 멘토 교수로 참여해 효소 및 펩타이드 신약 설계 연구를 진행 중이다.
이 교수는 2018년부터 2024년까지 David Baker 교수 연구실(미국 워싱턴대학교, Howard Hughes Medical Institute)에서 박사후연구원 및 Staff Scientist로 연구를 수행했다. David Baker 교수는 단백질 구조 예측과 설계 분야의 세계적 석학으로, 2024년 노벨 화학상을 수상했다.
AI-CRED 혁신신약 연구단 멘토 교수인 이도헌 처장은 “이번 성과는 이노코어 연구진과 글로벌 석학 간 협력을 통해 도출된 의미 있는 결과”라며, “앞으로도 이노코어 사업을 통해 유치한 박사후연구원들과의 적극적인 연구 협업을 기반으로 연구 역량을 더욱 강화해 AI 신약 개발과 바이오 분야에서 지속적인 혁신 성과를 창출해 나갈 것”이라고 밝혔다.
한편 KAIST는 David Baker 교수의 방한을 계기로, 4월 9일(목) 오후 4시 KI 빌딩 퓨전홀에서 Hannele Ruohola-Baker 교수(한넬레 루오홀라-베이커, 미국 워싱턴대학교)와 함께 ‘Advances in AI-powered protein design and biomedical science(인공지능 기반 단백질 설계 및 생의학 연구의 최신 동향)’를 주제로 강연을 개최할 예정이다. 본 행사는 KAIST 해외 석학 초빙 교수 지원 사업, KAI-X, InnoCORE AI-CRED 혁신신약단, 그리고 과학기술정보통신부 해외우수연구기관협력허브구축 사업의 지원으로 진행된다.
이광형 KAIST 총장은 “노벨 화학상 수상자 David Baker 교수와의 협력을 통해 AI 기반 단백질 설계라는 의미 있는 성과를 도출했다”며 “이번 연구는 KAIST가 세계적인 연구기관과 어깨를 나란히 하며 혁신 연구를 선도하고 있음을 보여주는 사례”라고 밝혔다.
한편, KAIST 이노코어(InnoCORE) 연구단은 국내·외 최상위 박사후연구원이 첨단 집단연구 환경에서 AI 융합기술 개발에 매진하도록 지원함으로써 글로벌 공동연구를 촉진하고, AI 기반 과학기술 혁신을 가속화하는 것을 목표로 한다. KAIST는 주관기관으로서 ▲초거대언어모델 혁신 연구단 ▲AI 기반 지능형 설계–제조 통합 연구단 ▲AI-CRED 혁신신약 연구단 ▲AI-Transformed Aerospace 연구단을 운영하고 있다.
2026.04.09 조회수 571 -
AI 융합 혁신 주도할 ‘이노코어(InnoCORE) 연구단’ 본격 출범
우리 대학은 과학기술정보통신부(장관 유상임, 이하 과기정통부) 및 DGIST, GIST, UNIST*와 협력하여, AI 융합(AI+S&T) 첨단 전략 연구를 이끌 ‘이노코어(InnoCORE) 연구단’을 출범하고, 이를 통해 세계 최고 수준 박사후연구원(Postdoctoral researcher) 최대 200명 채용을 본격 추진한다고 16일 밝혔다.
* DGIST(대구경북과학기술원),, GIST(광주과학기술원), UNIST(울산과학기술원)
‘이노코어(InnoCORE) 연구단’은 AI 융합 분야의 혁신(Innovation)을 이끌 핵심(Core) 연구인력 육성을 목표로, AI+과학기술 분야의 고급 연구인재를 집중 양성·유치한다. 이는 글로벌 AI 인재 확보 경쟁이 가속화되는 가운데 국내 인재의 두뇌유출 방지 및 해외 우수 인재 유치의 전략적 대응책이다.
우리 대학은 이번 사업을 통해 국내·외 최상위 박사후연구원이 첨단 집단연구 환경에서 AI 융합기술 개발에 매진하도록 지원함으로써, AI 기반 과학기술 혁신을 가속화하고 연구 성과를 산업·경제 전반으로 확산시킬 계획이다.
AI+S&T 첨단 융합 연구와 글로벌 인재 유치를 위한 이노코어 사업은 KAIST를 포함하여 4개 과학기술원이 공동으로 추진하며, AI 핵심기술(초거대언어모델, AI 반도체 등) 및 AI 융합기술(바이오, 제조, 에너지, 항공우주 등)을 중심으로 구성된다.
우리 대학은 주관기관으로서 다음과 같은 4개 연구단을 운영한다.
▲ 초거대언어모델 혁신 연구단: LLM 기술 고도화 및 생성AI·멀티모달·신뢰성 확보 연구
▲ AI 기반 지능형 설계–제조 통합 연구단: 제조 산업 전주기 AI 플랫폼 구축 및 설계·공정 혁신
▲ AI-혁신신약 연구단: AI 기반 신약 개발 전주기 기술 확보 및 난치질환 극복
▲ AI-Transformed Aerospace 연구단: 항공우주 시스템 전주기 AI 전환 및 자율비행·우주통신 등 신기술 개발
이 외에도 DGIST, GIST, UNIST가 각각 주관하는 ▲바이오 체화형 피지컬 AI ▲뇌질환 조기진단 AI+나노융합 ▲지능형 수소기술 혁신 ▲AI-우주 태양광 연구단 등 총 8개 연구단이 구성되어 글로벌 협업형 융합 연구를 추진한다.
KAIST를 비롯한 4개 과학기술원은 2025년부터 AI+S&T 분야 박사후연구원 400명 채용을 본격화한다. 선발된 박사후연구원에게는 연 9천만원 이상의 고급 처우를 보장하며, 기업·연구과제와 매칭을 통한 추가 지원도 추진할 예정이다.
특히, 해외 우수 인재 유치 확대를 위해 미국 주요 지역에서 글로벌 채용설명회를 개최한다. 6월 중 보스턴(하버드, MIT), 뉴욕(NYU), 실리콘밸리(스탠퍼드) 등에서 현지 채용 설명회를 열고, 네이처(Nature), 사이언스(Science) 등 글로벌 학술지와 링크드인(LinkedIn) 등을 통한 홍보도 병행한다.
우리 대학은 연구단 내에서 박사후연구원이 다양한 학문·산업 분야의 전문가들과 협업할 수 있도록 복수 멘토 프로그램, 글로벌 공동연구 기회, 우수 인프라(슈퍼컴퓨터, 반도체 펩, AI 연구 플랫폼 등)를 제공할 계획이다.
이광형 총장은 “이번 이노코어 사업을 통해 KAIST가 AI+S&T 융합 연구의 글로벌 허브(Global Hub)로 도약하고, 전 세계에서 유치한 젊은 연구자들이 KAIST에서 도전하고 성장하며, 우리나라가 글로벌 AI 융합 연구·산업의 선도국으로 자리매김하는 데 중추적 역할을 하겠다. 이를 위해 최고의 연구 환경과 적극적인 지원을 아끼지 않겠다”고 강조했다.
우리 대학은 AI 융합 연구의 글로벌 경쟁력을 확보하고 첨단산업 발전에 기여하기 위해 이노코어 사업을 적극 추진해 나갈 계획이다. 선정된 8개 연구단은 6월 말까지 세부 연구계획을 확정하고, 7월부터 본격 연구에 착수한다.
2025.06.17 조회수 14486