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미국의학연구자 육성정책 연구 - 미국의과대학협회가 발간하는 세계적 학술지 ‘아카데믹 메디슨’에 논문 게재 - 베트남 전쟁 중 미국 병역특례정책이 의학연구자 양성에 미친 영향 분석- 임상연구와 기초과학연구 사이의 간극을 좁히는 연구전통의 확립 연구 우리학교 과학기술정책대학원 박범순 교수가 미국의과대학협회(Association of American Medical Colleges)에서 발간하는 영향력 있는 학술지인 ‘아카데믹 메디슨(Academic Medicine)’ 2011년 4월호에 미국의학연구자 양성에 대한 논문을 발표했다. ‘베트남 전쟁과 의학연구 : 미국 의사징병제도와 미국국립보건원(NIH) 옐로베레의 알려지지 않은 유산(The Vietnam War and Medical Research : Untold Legacy of the U.S. Doctor Draft and the NIH "Yellow Berets")’이라는 주제로 발표된 이번 논문은 미국에서 의과대학 졸업생들을 대상으로 한 병역특례제도가 임상 관련 기초연구를 발전시키는 데 큰 영향을 미쳤음을 보여줬다. 미국 존스홉킨스 대학에서 과학사로 박사학위를 받은 박범순 교수는 미국국립보건원에서 의료보건정책 및 과학연구정책의 변천에 대한 연구를 수행했으며 2007년 KAIST 부교수로 부임했다. 박 교수는 2008년부터 KAIST의 과학기술정책대학원 책임교수직을 맡고 있으며 국가정책과 과학기술의료 발전의 상관관계를 연구하고 있다. 이번 논문은 시애틀의 워싱턴 대학 의대교수들과 공동으로 진행했다. <논문 요약>한국전쟁이 발발한 1950년부터 베트남전쟁이 끝난 1973년까지 수많은 미국인 의대 졸업생들이 징집됐다. 그중 매년 100여명 이상이 특별히 선발돼 미국국립보건원(National Institutes of Health)에서 의학연구에 전념할 수 있는 기회를 받았고 이들은 나중에 학계의 중심적인 리더로 등장했다. 예컨대 국립보건원에서 병역특례로 연구원으로 복무한 사람들은 그렇지 않은 사람들에 비해 정교수로 승진하는 비율이 1.5배 높았고, 학과장으로 승진하는 비율은 2배, 학장이 될 비율은 3배나 높았다. 또한, 1985년에서 2007년 사이 기초의학 분야 노벨상 수상자 50명 중에 9명이나 국립보건원 병역특례 연구원 출신이었고, 같은 기간 국가과학자 수상자 (National Medal of Science 수상자) 76명 중 10명이 병역특례를 받아 국립보건원에서 근무했었다. 그리고 미국 의학연구의 정책방향을 결정하는 데 막강한 영향력을 미치는 국립보건원 원장 9명 중 4명이 이들 중에서 임용되었다. 이들은 전쟁에 직접 참여한 그린베레(미육군특전부대)(Green Berets)와 대비되어 옐로베레(Yellow Berets)라고 불렸는데, 결과적으로 기초과학과 임상연구의 간극을 좁히는 연구전통, 즉 실험실에서 임상으로 이어지는(bench to bedside) 실용적 전통을 세우는 데 중요한 역할을 했다고 논문은 평가하고 있다. 최근 기초연구와 임상연구를 이어주는 트랜슬레이셔널 메디슨(중개의학)(Translational Medicine)에 대한 관심이 높아지고 있는데, 박 교수는 이러한 연구전통이 특수한 역사적 상황과 이 기회를 잘 활용한 미국국립보건원 과학자들의 노력에 그 뿌리를 두고 있음을 보여줬다. 한국에서도 의대 졸업생들에게 일종의 병역특례로 의과학 대학원 등에서 연구 활동을 할 수 있도록 하는 제도가 있는데, 이런 제도의 효과에 대한 연구와 함께 트랜슬레이셔널 메디슨의 확대를 위한 정책개발도 이루어져야 할 것이라고 박 교수는 보고 있다.
2011.05.03 조회수 16082
신개념 심혈관질환 진단시스템 개발 - 심혈관질환 진단을 위한 호모시스테인 분석법 개발 연구에 큰 진보- 분석화학분야 세계적 학술지‘어널리티컬 케미스트리誌’4월호 표지논문 선정 신속하고 간편한 신개념 심혈관질환 진단시스템이 국내연구진에의해 개발됐다. 우리학교 생명화학공학과 박현규 교수는 대장균을 이용해 심혈관질환을 유발하는 혈액 속 호모시스테인(Homocysteine)의 농도를 분석하는 기술을 개발했다. 연구팀은 유전자 재조합을 통해 서로 다른 두 개의 생물발광 대장균 영양요구주를 만들어 호모시스테인에 대한 두 균주의 성장차이를 생물발광 신호로 분석했다. 이 기술은 많은 수의 혈액 샘플을 대량으로 동시에 분석할 수 있어 매우 경제적이기 때문에 최근 급성장하는 호모시스테인 정량검사 분야의 상업화에 커다란 진보를 일궈낸 것으로 평가받고 있다. 기존의 효소반응 또는 고성능 액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography)를 이용하는 방법은 비교적 긴 시간이 소요되며 가격이 비싼 단점이 있었다. 연구팀은 이를 극복해 아무런 추가 조작 없이 유전자 재조합 대장균을 배양하고 이에 따라 자동적으로 생성되는 발광신호를 측정함으로써 호모시스테인을 매우 신속하고 간편하게 측정할 수 있었다. 박현규 교수는 “이 기술은 심혈관질환을 유발하는 호모시스테인을 유전자 재조합 대장균을 이용해 정확하게 분석하는 신개념 분석법으로 학계에서 최초로 발표된 신기술이다”라고 말했다. 이번 연구는 그 중요성을 인정받아 분석화학 분야의 세계적인 학술지인 ‘어낼리티컬 케미스트리(Analytical Chemistry)’ 4월호(4월 15일자) 표지논문으로 선정됐다. 한편, 생명화학공학과 박현규 교수와 우민아 박사과정 학생이 주도한 이번 연구는 한국연구재단(이사장 오세정)이 시행하는 ‘중견연구자지원사업(도약연구)’의 지원을 받아 수행됐다.
2011.04.27 조회수 16010
세계 첫 해상에서 선박 간 자동도킹 우리대학은 파도치는 해상에서 대형 선박 간 자동도킹이 이루어지는 모바일하버 신기술을 4월 26일 오후 2시 부산 한국해양대학교 앞 해상에서 선보였다. 모바일하버 원천기술의 하나로 개발된 자동도킹시스템은 파도치는 바다에서 선박 간 충돌을 방지하면서 두 선박을 신속하고 안정적으로 연결하는 기술이다. 세계적으로 그 필요성이 대두되어 왔지만 기술적 한계로 상용화가 이루어지지 않았다. 이날 공개시연에서는 모바일하버 역할을 하는 바지선을 컨테이너선에 해당하는 선박에 근접시키고, 자동으로 도킹을 한 후, 상호계류를 유지시키는 정상작동 상황과 비상상황 발생 시의 대처 과정 등의 시연이 성공적으로 펼쳐졌다. ‘움직이는 항구’로 불리는 모바일하버를 상용화하기 위해서는 선박 간 자동도킹 기술이 필수적이다. 수심이 낮아 항만에 접안할 수 없는 대형 컨테이너선의 하역작업을 위해서는 해상에 떠있는 컨테이너선에 모바일하버가 다가가 측면에 밀착해야 되기 때문이다. 파도와 바람의 영향으로 끊임없이 움직이는 두 부유체를 안전하고 신속하게 측면으로 밀착해 일정 거리를 유지하는 것은 매우 어려운 기술이다. 기존에는 선원들이 로프를 주고받아 계류해 시간이 매우 오래 걸리고 사고의 우려는 물론 응급상황에 신속하게 대처할 수 없었다. KAIST 모바일하버 연구팀은 로봇기술을 기반으로 파도가 치는 해상 특성을 극복하는 자동도킹 기술을 조선·해양 기자재 전문기업인 미래산업기계(대표 강종수)와 해양설비 설계 전문회사 오션스페이스(대표 정현)와 공동으로 개발했다. 모바일하버는 두 선박이 파도와 바람의 영향에도 불구하고 안전하게 하역작업을 할 수 있는 새로운 기술로 로봇팔, 진공 흡착패드, 윈치, 펜더로 구성된 융․복합 시스템이다. 모바일하버는 해상에서 컨테이너선과 연결 후 고속으로 정밀하게 컨테이너를 상‧하역해 부두로 이송하는 신개념 해상운송수단으로, KAIST가 지난 2009년부터 미래성장동력사업으로 추진하고 있다. 해양산업에서 대형 선박 간 계류 및 해상에서 상․하역 문제의 해결 필요성은 꾸준히 대두되었으나 기술적 어려움으로 인해 시도되지 못했던 어려운 숙제를 모바일하버 개발로 해결한 셈이다. 우리 학교는 오는 6월 29일, 컨테이너를 해상에서 정밀하고 안전하게 상․하역하는 안정화 크레인 기술과 자동도킹시스템 기술을 종합한 모바일하버 통합 공개시연 행사를 가질 계획이다. 이 시연에는 국내외 전문가들뿐만 아니라 모바일하버 기술에 관심이 많은 미국 ONR(미해군성 연구개발국) 연구책임자들과 사업화에 관심을 표명한 해외 인사들이 대거 참관할 예정이다. 우리 대학은 지난 2009년 말 해양수조 시연을 통해 모바일하버 원천기술 가능성을 검증한 이후, 실제 해상에서 시연을 성공적으로 수행함에 따라 개발된 기술의 상용화와 사업화에 탄력이 붙을 것으로 기대된다. 곽병만 모바일하버사업단장은 “모바일하버는 항만을 신설하거나 증설하지 않고 컨테이너를 수송할 수 있는 새로운 해상물류수단으로 경제적 가치를 창출할 뿐만 아니라 저탄소 녹색성장에도 기여할 것”이라며 “모바일하버에 녹아있는 다양한 기술은 조선해양산업 뿐만 아니라 다른 산업에도 응용되고 파급될 수 있을 것”이라고 말했다.
2011.04.26 조회수 12729
태양전지 소재 이용, 인공광합성 기술개발 - 국제저명학술지 어드밴스드 머티어리얼스 최근호 게재- 이종 분야 (생명과학, 태양전지)간 융합연구 성공사례로 주목 인류는 지금 지구온난화와 화석 연료의 고갈이라는 문제점을 갖고 있다. 이를 해결하기 위해 온난화의 원인인 이산화탄소를 배출하지 않고 무제한으로 존재하는 태양 에너지를 이용하려는 노력이 계속되고 있다. 이러한 가운데 우리학교 신소재공학과 박찬범 교수와 류정기 박사팀이 태양전지 기술을 이용해 자연계의 광합성을 모방한 인공광합성 시스템 개발에 성공했다. 이 기술은 정밀화학 물질들을 태양에너지를 이용해 생산해 내는 ‘친환경 녹색생물공정’ 개발의 중요한 전기가 될 전망이다. 광합성은 생물체가 태양광을 에너지원으로 사용해 일련의 물리화학적 반응들을 통해 탄수화물과 같은 화학물질을 생산하는 자연현상이다. 박 교수팀은 이 같은 자연광합성 현상을 모방해 빛에너지로부터 정밀화학 물질 생산이 가능한 신개념 ‘생체촉매기반 인공광합성 기술’을 개발했다. 이번 연구에서 연구팀은 자연현상 모방을 통해 개발된 염료감응 태양전지의 전극구조를 이용해 다시 자연광합성 기술을 모방해 발전시킬 수 있다는 것을 증명해냈다. 박찬범 교수는 “지난해 양자점을 이용한 인공광합성 원천기술을 개발해 한국과학기술단체 총연합회가 선정한 10대 과학기술뉴스로 선정된 바 있다”며 “이번 연구 결과는 광합성효율을 획기적으로 향상시킴으로써 인공광합성 기술의 산업화에 한 걸음 더 다가선 것으로 평가된다”고 강조했다. 이번 연구는 독일에서 발간되는 재료분야 국제저명학술지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 4월 26일자에 게재됐으며 특허출원이 완료됐다. 한편, 연구결과는 재료공학과 생명과학분야의 창의적인 융합을 통해 새로운 공정기술을 개발하는 데 크게 기여했다는 평가를 받았으며, 교육과학기술부 신기술융합형 성장동력사업(분자생물공정 융합기술연구단), 국가지정연구실, KAIST EEWS 프로그램 등으로부터 지원받아 수행됐다.
2011.04.26 조회수 20058
연필심에서 배터리까지 탄소의 무한 변신 - “차세대 이차전지나 태양전지, 디스플레이 개발을 위한 기술적 진보 이뤄” - 그래핀과 탄소나노튜브를 새로운 3차원 형태로 조립에 성공 -‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 특집기획 초청논문 게재 연필심의 원료인 흑연이나 다이아몬드등과 같이 순수하게 탄소로만 이루어진 물질들이 우리주변에서 다양한 소재나 부품으로 널리 쓰이고 있다. 특히 최근에는 탄소나노튜브나 그래핀과 같이 나노미터 크기를 갖는 탄소나노소재들이 새롭게 발견돼 학계와 산업계로부터 많은 관심을 끌고 있다. 꿈의 신소재로 불리는 그래핀과 탄소나노튜브는 탄소원자가 2차원적 평면상에 벌집 모양으로 결합된 화학구조로 되어있다. 이로 인해 다이아몬드보다 강도가 높으면서 잘 굽혀질 수 있고, 투명하면서도 전기가 잘 통하는 등 기존의 다른 소재들이 갖지 못한 우수한 특성들을 가지고 있다. 그러나 자연 상태에서는 이들이 뭉쳐있거나 층층이 쌓여 흑연을 이루고 있어 개별적으로 분리해내기에 어려운 문제점이 있었다. 분자조립 나노기술의 세계적 연구그룹인 KAIST(총장 서남표) 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀은 꿈의 소재라 불리는 그래핀과 탄소나노튜브를 3차원 형태로 조립하는 새로운 원천기술을 개발했다. 연구팀은 그동안 오랜 연구역량을 축적해 온 분자조립 나노기술을 이용해 그래핀과 탄소나노튜브를 입자 단위로 분리한 후 새로운 3차원 형태로 조립하는 데 성공했다. 또한, 이 과정에서 값싼 천연 흑연으로부터 단일층의 그래핀 유도체를 매우 높은 순도로 얻어내는 데 성공했다. 김상욱 교수는 “이번 연구로 그래핀계 탄소소재가 가진 넓은 표면적, 우수한 전기전도성, 기계적 유연성 등의 우수한 물성을 차세대 이차전지나 태양전지, 디스플레이 등에 이용하기 위해 필요한 중요한 기술적 진보를 이뤘다”며 “이번 논문 게재로 연구팀이 탄소소재 연구에서 세계적 선도그룹으로 인정받고 있음을 다시 한 번 확인했다”고 말했다. 김 교수는 이번 연구내용으로 4월말 미국 샌프란시스코에서 개최되는 국제재료학회(Materials Research Society)에서 초청 강연을 할 예정이다. 한편, 이번 연구결과는 신소재분야 세계적 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)’ 4월 22일자에 특집기획 초청논문(Invited Feature Article)으로 발표됐다. 논문이 소개된 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’의 특집초청논문은 세계적인 연구그룹의 최신 연구동향을 엄격한 심사를 통해 선별, 초청하는 기획논문이다.(끝) ※용어설명그래핀: 육각의 벌집구조로 결합한 탄소가 연속적으로 연결되어 탄소 원자 한 층의 두께를 가진 2차원의 평판 모양을 이룬 탄소소재 탄소나노튜브: 육각의 벌집구조로 결합한 탄소가 수 nm(나노미터) 크기의 직경을 갖는 튜브를 형성한 탄소소재
2011.04.25 조회수 14018
간단하고 저렴한 유전자 진단 기술 개발 - “유전자 진단의 시간과 비용을 획기적으로 절감할 수 있어”- 분석화학분야 세계적 학술지‘아날리스트’4월호 표지논문 선정 우리학교 박현규 생명화학공학과 교수가 전기화학적 활성을 가진 핵산 결합 분자인 메틸렌 블루(Methylene Blue)를 이용해 전기화학적 실시간 중합효소 연쇄 반응(Real-Time PCR) 기술을 개발했다. 현재 유전자 분석 분야에서 가장 널리 사용되고 있는 Real-Time PCR(Polymerase Chain Reaction) 방법은 형광 신호를 이용하기 때문에 고가의 장비와 시약이 사용되는 분석 기술이다. 이에 반해 전기화학적 방법은 사용이 간편하고 가격이 저렴하며, 무엇보다 분석 장치를 소형화 할 수 있는 이점이 있다. 박 교수 연구팀은 산화/환원을 통해 전기화학적인 신호를 발생하는 물질인 메틸렌 블루가 핵산과 결합하면 전기화학적 신호가 감소하는 현상에 착안, 이를 PCR에 적용해 핵산의 증폭 과정을 전기화학적 신호를 통해 실시간으로 검출할 수 있는 전기화학적 Real-Time PCR을 구현하는 데 성공했다. 또한, 이 신호 변화 현상이 메틸렌 블루의 확산 계수와 관련된 것임을 규명해 향후 다양한 방법으로 응용될 수 있는 신호 발생을 기반으로 한 기술도 확립했다. 연구팀은 이를 기반으로 전극이 인쇄된 작은 칩을 제작해 성병 유발 병원균인 클라미디아 트라코마티스(Chlamydia trachomatis)의 유전자를 대상으로 연구를 수행했다. 그 결과 기존 형광 기반의 Real-Time PCR과 거의 동일한 성능을 보였다. 따라서 다양한 질병 진단을 비롯해 다양한 유전자 연구 분야에 적용할 수 있음을 입증했다. 박현규 교수는 “Real-Time PCR 기술이 현재 유전자 진단 분야에서 가장 확실한 분석 방법임에도 불구하고 형광 기반의 분석 방법이다 보니 고가의 검출 장비 및 분석 시약을 필요로 한다”며 “이번 연구 결과로 유전자 진단에 소요되는 시간과 비용을 획기적으로 절감할 수 있다”라고 설명했다. 한편, 이번 연구는 한국연구재단(이사장 오세정)이 시행하는 ‘중견연구자 지원 사업(도약연구)’으로 수행됐으며, 연구의 중요성을 인정받아 분석화학 분야의 세계적인 학술지인 ‘아날리스트(The Analyst)’ 4월호(4월 21일자) 표지논문으로 선정됐다.(끝) <그림설명>신호 분자 결합에 의한 전기화학적 Real-Time PCR 모식도 (아날리스트 표지) <용어설명>○ Real-Time PCR (실시간 중합효소연쇄반응): 중합효소연쇄 반응을 통해 증폭되는 핵산을 실시간으로 모니터링을 하고 해석하는 기술 ○ PCR: (Polymerase Chain Reaction, 중합효소 연쇄 반응): 현재 유전물질을 조작해 실험하는 거의 모든 과정에 사용되는 검사법으로, 검출을 원하는 특정 표적 유전물질을 증폭하는 방법이다. 1985년에 캐리 멀리스(Kary B. Mullis)에 의해 개발됐다. ○ Chlamydia Trachomatis: 클라미디아 트라코마티스(chlamydia trachomatis)라는 병원균에 의한 성병으로 성적 접촉으로 점염되어 비뇨생식계에 질병을 일으키는 감염증의 가장 흔한 원인균.
2011.04.21 조회수 16842
주의력결핍 과잉행동장애의 유전적 요인 규명 - 네이처 메디신 온라인 판에 4월 18일 게재 - “새로운 주의력결핍 과잉행동장애 치료법 개발의 가능성 열어” 우리학교 생명과학과 김은준 교수와 강창원 교수의 공동연구팀이 주의력결핍 과잉행동장애(ADHD)가 뇌의 신경 시냅스 단백질(GIT1)이 부족해서 발생한다는 것을 세계 최초로 밝혔다. 전 세계 취학아동의 5% 정도가 겪고 있는 ADHD(Attention Deficit Hyperactivity Disorder)는 주의가 산만하고 지나친 행동을 하면서 충동적 성향을 보이는 성장기 아동의 뇌 발달 장애다. 연구팀은 이 증상이 있는 아동들과 없는 아동들의 유전자형을 비교하는 유전역학 연구를 통해 GIT1 유전자의 염기 한 개가 달라서, 이 단백질이 적게 만들어지는 아동들에서 ADHD의 발병 빈도가 현저히 높다는 것을 발견했다. 또한, 생쥐 실험에서 GIT1의 유전자를 제거해 이 단백질을 합성하지 못하게 하면 ADHD 증상을 보인다는 것을 동물행동 분석 및 신경과학 실험을 통해 밝힘으로써 GIT1과 ADHD의 인과관계를 뒷받침했다. GIT1 결핍 생쥐들이 사람의 ADHD처럼 과잉행동을 보이고, 학습능력이 떨어지며 비정상적인 특이 뇌파를 내는 것을 확인한 것이다. 아울러 이런 생쥐에 ADHD 치료약을 투여하면 ADHD 증상들이 사라지는 것도 확인됐다. ADHD 아동이 성인이 되면 과잉행동이 없어지는데, GIT1 결핍 생쥐도 2개월째에는 보이던 과잉행동이 7개월(사람의 20-30세에 해당)이 되면 사라지는 것을 확인했다. KAIST 생명과학과 김은준 교수는 “신경세포를 흥분시키는 기작과 진정시키는 기작이 균형을 이뤄야 하는데, GIT1이 부족하면 진정 기작이 취약해서 과잉행동을 억제하지 못하는 것으로 추정한다”고 말했다. 또한, 같은 학과의 강창원 교수는 “이번 연구 성과는 ADHD 발병기작을 연구하거나 신약을 개발하는 데 GIT1 결핍 생쥐를 모델생물로 사용할 수 있게 돼 새로운 ADHD 치료법 개발의 가능성을 열었다는 평가를 받고 있다”고 말했다. 이번 연구 성과는 의약학계 세계 최고 학술지인 네이처 메디신(Nature Medicine, Impact Factor 27.136)의 4월 18일자 온라인 판에 게재됐다. 특히, 이 학술지에 게재된 논문 중 그 중요성을 인정받아 전 세계 언론에 특별히 소개됐다. 한편, 이번 연구는 한국연구재단의 창의적연구진흥사업을 수행하는 김은준 교수 연구실의 원혜정, 마원 박사과정 학생과 핵심연구지원사업을 수행하는 강창원 교수 연구실의 김은진 박사가 주도했다. 이외에도 김대수(KAIST 생명과학과), 정재승(KAIST 바이오및뇌공학과), 조수철, 김재원(서울대병원 소아정신과), 최세영(서울대 치대 생리학교실) 교수의 연구팀들이 참여했으며, 신경생물학, 유전체학, 신경유전학, 신경생리학, 뇌공학, 소아정신과 등 여러 분야 전문가들이 협업해 성공한 모범적 사례다. ※ 그림 설명 GIT1 결핍 생쥐가 ADHD 아동처럼 어려서는 과잉행동을 보이다가 성장하면 정상이 되고, ADHD 치료약을 투여해도 정상이 된다.
2011.04.18 조회수 17507
‘인공포자’ 형성 기술 개발 - “세포 안정도 증가해 세포기반 바이오센서 개발의 핵심 기술이 될 것”- 화학분야 저명 학술지인 ‘미국 화학회지’ 3월호 표지논문 선정 질병이나 병원균 등 위험물질을 진단하는 데 획기적인 ‘바이오센서’ 개발을 위한 핵심기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 우리학교 화학과 최인성 교수 연구팀이 살아있는 세포를 선택적으로 코팅해 ‘인공포자’를 형성할 수 있는 원천기술을 개발했다. 생물학 및 공학계에서는 차세대 바이오센서인 세포기반센서 개발을 위해 센서 기판상에서 세포를 오랫동안 분열 없이 살아있도록 하는 것이 오랜 난제였다. 세포를 몸 밖으로 빼내면 번식하거나 쉽게 죽기 때문이다. 최 교수 연구팀은 혹독한 환경에서 생명체가 번식 없이 버텨나가는 형태인 포자를 모방해, 껍데기가 없는 세포에 화학적으로 껍데기를 만들어 자연포자와 같은 기능을 하는 인공포자를 형성할 수 있는 원천기술을 개발했다. 이번 연구결과에 의하면, 홍합의 접착력에 기여하는 단백질을 모방한 화학 물질을 이용해 세포인 효모에 인공껍데기를 형성하면 물리적・생물학적 안정도가 증가했다. 아울러 껍데기의 두께를 조절함으로써 효모의 번식 속도도 조절할 수 있었다. 최인성 교수는 “연구팀에 의해 ‘인공포자’로 이름 붙여진 이 구조를 통해 세포의 안정도를 획기적으로 증가시킬 수 있으며, 원하는 기능을 손쉽게 세포에 도입할 수 있다”며 “이 기술은 단일세포기반 바이오센서 개발의 핵심 기술이 될 것이다”라고 말했다. 연구팀은 규조류의 구조를 이용해 효모에 유리껍데기를 입혔을 때 자연계에 존재하는 효모 대비 생존율이 세배 이상 증가한다는 연구 결과를 독일에서 발간되는 저명학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewante Chemie)’지에 지난해 10월 발표하기도 했다. 양성호 박사를 주저자로 하고 KAIST 화학과 이해신 교수와 서울대학교 화학과 정택동 교수 연구팀과 공동으로 수행한 이번 연구는 화학분야 저명학술지인 ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)’ 3월 9일자 표지논문으로 선정됐다.
2011.03.17 조회수 14125
얼굴 위의 수면 전문의 개발 - 얼굴에 붙이기만 해도 자동 동작하는 수면다원검사 시스템 세계최초 개발 - 숙면 방해 원인을 본인 스스로 간편하게 조기 진단 가능 작고 똑똑한 ‘가정형 수면다원검사 시스템’이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 우리학교 전기및전자공학과 유회준 교수 연구팀은 현재 병원에서 사용하고 있는 전선이 복잡하게 연결된 수면다원검사 시스템보다 훨씬 작고 얼굴에 붙여도 느낌이 없을 정도로 가볍지만 성능은 뛰어난 ‘가정형 수면다원검사 시스템’을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다고 7일 밝혔다. 수면다원검사(Polysomnography, PSG)는 병원 내에 위치한 검사실에서 하룻밤을 보내며 잠을 자는 동안의 생체 신호를 모니터링 해 수면 관련 질환을 치료하는 데 사용된다. 그러나 기기의 크기나 이물감, 주변 환경의 변화 등에 의한 제약으로 정확한 결과를 얻기 위해서는 여러 날에 걸쳐 검사를 해야 했다. 연구팀이 이번에 개발한 시스템은 사용자의 수면에 방해를 받지 않도록 면봉 하나의 무게보다도 훨씬 가볍게 제작됐다. 또한, 수면 중 어쩔 수 없는 뒤척임으로 인해 장치가 떨어지더라도 이를 자동으로 감지해 스스로 다른 센서를 연결시켜 사용자의 수면 상태를 계속 모니터링 할 수 있는 지능형 집적회로(IC)가 탑재됐다. 아울러 생체신호 수집, 통신 및 처리 전반에 필요한 초저전력 회로를 적용함으로써, 전체 시스템이 작은 코인 배터리 하나 만으로도 연속 10시간 이상 동작이 가능해 수면에 충분한 동작 시간을 확보함과 동시에 무게를 크게 줄였다. 개발된 시스템은 생활 중 흔히 볼 수 있는 불면증이나 코골이 등과 같은 수면장애를 갖고 있는 사람들이 병원이 아닌 집에서 평소처럼 잠자는 동안 심장박동, 뇌파, 호흡 등의 생체 신호를 자동으로 측정한다. 다음 날 아침 밤새 저장된 생체 신호를 주치의에게 전송하면 주치의는 이를 분석해 원격으로 처방하는 방식으로 사용될 수 있다. 기존의 수면검사 시스템은 대형 병원의 특수 검사실에 설치되어 있어 입원을 하고 몸에 커다란 센서 수 십 개와 여러 개의 전선을 연결한 상태에서 하루 밤을 자야만 했었다. 그러나 이번에 개발된 시스템은 집에서 편하게 자는 동안 많은 양의 생체 신호를 측정할 수 있을 정도로 크기가 작고 무게가 가벼우며 소형 코인 배터리 1개만으로 구동이 가능할 정도로 적은 전력을 소모하기 때문에 유회준 교수 연구팀의 이번 연구가 더욱 주목을 받고 있다. 연구팀은 이러한 측정, 진단 및 처방 간의 의료 서비스 연계를 KAIST 내 병원과 함께 유-헬스케어의 연구로 수행할 예정이다. 유회준 교수는 “개발된 시스템은 우리가 세계 최초로 개발한 직물형 인쇄회로 기판(P-FCB)을 이용한 것으로, 천 위에 모든 시스템을 종합해 제작한 가볍고 사용하기 편리한 미래지향형 의료기기다. 조만간 민간 기업에 기술 이전을 통해 상품화할 예정이다”라고 말했다. 또한, “이 기술을 사용하면 일상생활 속에서 손쉽게 질병 및 장애를 진단, 처방 및 치료할 수 있어 삶의 질을 향상시킬 수 있는 진정한 유-헬스케어의 실현을 기대할 수 있을 것"이라고 덧붙였다. 한편, 이번 연구의 책임자인 유회준 교수와 이슬기 박사과정 연구원은 개발한 시스템을 세계적인 반도체 학술대회인 ‘국제 고체회로 컨퍼런스(International Solid-State Circuits Conference, ISSCC)’에서 발표했으며 국내․외 관련분야 학자들에게 커다란 관심을 끌기도 했다. 특히 이 논문은 미국 ISSCC에서도 우수 논문으로 선정되었으며 일본의 유명 잡지인 닛케이일렉트로닉스(NIKKEI ELECTRONICS) 1월호에서도 차세대의 건강∙의료기기용 반도체 분야의 하이라이트 논문으로 소개되기도 했다.
2011.03.07 조회수 13915
인문학 융합연구로 세계 환경문제 연구 - 환경과학, 공학 분야 세계권위 학술지 특집호에 선두 논문으로 게재 - 친환경운동 및 정책의 역사의 패턴을 분석하고 전망 제시 우리학교 인문사회과학과 마이클 박(Michael S. Pak) 교수의 논문이 환경과학, 공학 분야 세계 최고 권위 학술지인 ‘환경과학과 기술(Environmental Science and Technology, ES&T)’ 환경정책특집호에 선두 논문(Lead Feature)으로 최근 게재됐다. 학술지 출간에 참여한 전문가 중 유일한 인문학자 출신 정책연구가인 박 교수는 ‘환경운동의 그때와 지금 : 두려움에서 기회로, 1970-2010(Environmentalism Then and Now: From Fears to Opportunities, 1970-2010)’라는 주제로 친환경운동과 정책의 역사에서 나타나는 패턴을 분석하고 그것을 바탕으로 전망을 제시했다. 박 교수는 이번 논문에서 환경문제에 대한 관심과 우려는 최근에 일어나기 시작한 현상이 아님을 지적했다. 19세기 산업혁명이후 여러 선진국에서는 환경보호와 친환경정책이 핵심적인 정치․사회적 이슈로 부각됐었다. 그러나 20세기 초 세계 제1차 대전의 시작으로 관심이 줄어들었고 다시 핵심이슈로 부각하는 데 약 50년이 걸렸다. 이와 같이 환경문제에 대한 관심이 주기가 있듯이 현재 다양한 측면에서 역사가 되풀이되고 있음을 박 교수의 논문은 보여줬다. 박 교수는 논문에서 전세계 국가들의 적극적인 지원이 필요한 환경연구 분야의 예로 ‘지구온난화’와 ‘기후변화’를 지적했다. 특히, 아직도 이 현상들에 대한 과학지식은 불확실성이 많아 정책을 세우는 것은 일종의 도박이라며, 불확실성을 최소화하기 위해서는 이 분야의 기초연구에 보다 적극적인 지원이 시급하다고 강조했다. 이번에 발간된 학술지는 2010년 미국 환경국(EPA) 40주년 창설기념 및 지구의 날 40주년 기념, 그리고 2011년 ‘세계 화학의 해’ 행사를 계기로 EPA와 공동주최해 환경정책관련 논문들을 실은 특집호다. 이번 특집호는 환경문제와 정책의 과거, 현재, 그리고 미래를 여러 분야의 전문가들이 함께 바라보고 분석하는 기회를 마련하기위해 만들어졌다. 재미교포인 박 교수는 버클리대에서 역사학을 전공했고, 하버드대에서 석, 박사학위를 받았으며, 미국 매사추세츠 예술디자인학교(Massachusetts College of Art and Design)에서 조교수를 역임한 후 2008년 KAIST 부교수로 부임했다. 현재 환경 분야에 대한 과학기술정책과 인문학의 융합연구를 중점적으로 추진하고 있으며 대학시스템 발전에 연구를 진행 중이다.
2011.02.22 조회수 15113
새로운 생체시계 유전자 기능 밝혀내다 - 최준호 교수팀 4년간의 결실, 네이처지 2월호 게재 - 교육과학기술부(장관 이주호)는 24시간을 주기로 반복적으로 일어나는 행동 유형의 하나인 일주기성 생체리듬을 조절하는 새로운 유전자(투엔티-포, Twenty-four)와 이 유전자의 기능 메커니즘이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 밝혀졌다고 발표했다. 투엔티-포는 ‘21세기 프론티어 뇌기능활용 및 뇌질환치료기술개발사업’(사업단장 김경진)의 지원을 받은 KAIST 생명과학과 최준호(58)교수·이종빈(30)박사 팀이 미국 노스웨스턴대학교 신경생물학과 라비 알라다 교수·임정훈 박사 팀과의 국제 공동연구를 통해 발견한 것으로 세계 최고 권위의 과학학술지인 ‘네이처(Nature)" 2월호(2011년2월17일자)에 게재됐다. 동 논문의 공동 주저자인 이종빈, 임정훈 박사는 KAIST에서 수학한 국내박사 출신(지도교수 최준호)으로 현재 박사후 연구원으로 동 연구에 참여하고 있으며, 이번 성과는 국내에서 양성한 신진연구원이 주도했다는 점에서 큰 의의를 지닌다. 연구팀에 따르면 형질 전환 초파리를 대상으로 지난 4년간 행동 유형을 실험한 결과 뇌의 생체리듬을 주관하는 신경세포에서 기존에 알려지지 않은 새로운 유전자인 투엔티-포가 존재한다는 사실을 알아냈다. 기존의 생체리듬에 관여하는 유전자들이 DNA에서 mRNA(전령RNA)로 바뀌는 과정(전사단계 : Transcription)에서 작용하는 것과 달리 투엔티-포는 전사단계의 다음단계인 mRNA가 리보솜에서 단백질로 만들어지는 단계에서 작용한다. 특히 투엔티-포는 생체리듬을 조절하는 중요한 유전자인 피리어드(Period) 단백질*에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. * 피리어드(Period) 단백질 : 생체 시계 세포들은 외부 자극없이 스스로 돌아가는 분자적 시계 구조를 신경세포마다 가지고 있는데, 피리어드는 이러한 분자적 시계의 구성 유전자 중 하나임. 피리어드 단백질은 생체 시계의 중심 유전자인 클락(Clock)에 의한 전사 활성을 억제 시키는 역할을 함 이는 유전자의 기능을 밝히는 실험을 통해 이 유전자가 만드는 단백질이 신경세포에서 어떻게 기능을 하는지 과학적으로 증명한 것이다. 이번 발견은 기존의 생체리듬에 관여하는 각종 유전자의 작용 메커니즘과 전혀 다른 것으로 생체리듬의 연구 분야에서는 획기적인 일로 평가받고 있다. 이 연구 결과는 앞으로 인간을 포함한 고등생물체의 수면장애·시차적응·식사활동·생리현상 등 일주기성 생체리듬의 문제를 해소하는 방안을 찾는데 중요한 열쇠가 될 것으로 전망된다. 최준호 교수는 “생체리듬의 조절이 유전자의 번역단계에서도 이루어지고 있음을 밝혀 생체시계의 새로운 작용 메커니즘을 찾아냈다는 점에서 연구 결과의 의미가 크다”고 말했다. 연구팀이 새 유전자의 이름을 투엔티-포(Twenty-four)라고 붙인 것은 일주기성(24시간)에 부합하고 유전자 기호 번호(CG4857)를 합한 숫자가 24라는 점에 착안한 것이다.
2011.02.16 조회수 19286
민범기 교수, 높은 굴절률의 메타물질 구현 - 세계 최고 권위 『네이처』지 발표, “전자기파나 광파의 경로를 마음대로 제어하는 초소형 광학소자 개발 가능”- 국내 연구진이 자연계에 존재하지 않는 높은 굴절률*을 갖는 메타물질을 이론적으로 검증하고 이를 실험적으로 구현하는데 성공하였다. * 굴절률(index of refraction) : 서로 다른 매질의 경계면을 통과하는 파동이 굴절되는 정도 또는 투명한 매질로 빛이 진행할 때, 빛의 속도(광속) 이 줄어드는 비율 우리학교 민범기 교수(교신저자, 37세), 최무한 박사(제1저자, 39세) 및 이승훈 박사과정생(제1저자, 29세)의 주도 하에, 한국전자통신연구원(ETRI) 강광용 박사팀, KAIST 이용희 교수팀, 서울대 박남규 교수팀이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 오세정)이 추진하는 일반연구자지원사업(신진연구)의 지원을 받아 수행되었다. 이번 연구결과는 세계 최고 권위의 과학 전문지인 ‘네이처(Nature)’지 2월 17일자에 게재되었는데, 특히 순수 국내연구진만으로 구성된 연구팀이 단독으로 발표한 이례적인 값진 연구성과로서 그 의미가 매우 크다. 또한 이 논문은 그 주에 발표된 논문 중에서 우수한 연구결과를 해당분야 전문가가 해설하는 ‘뉴스 앤드 뷰즈(News and Views)’에 선정되는 영예를 얻었다. 메타물질이란 기존에 물질의 정의를 완전히 뛰어넘는 혁신적인 개념으로서, 자연계에는 존재하지 않는 물성을 갖도록 고안된 물질의 통칭이다. 원자나 분자로 이루어진 자연계의 물질과는 달리, 메타물질의 단위 인공원자는 파장보다 훨씬 작은 인위적인 구조체로 이루어진다. 이러한 메타물질은 전자기파나 광파에 대한 물질의 물성을 인위적으로 마음대로 조절할 수 있다는 점에서 최근 전 세계 연구자들의 주목을 받고 있다. 일례로 광학투명망토 기술이나 음굴절률의 구현 등이 메타물질의 주된 연구 분야였으나, 이번 연구를 통하여 극한 고굴절률 메타물질이라는 새로운 영역을 개척하였다. 민범기 교수 연구팀은 분극율(分極率)이 매우 크면서도 반자성(反磁性)이 매우 약한 금속이면서 유전체(誘電體)인 메타물질을 독자적으로 설계․제작하여, 인위적인 값으로는 가장 높은 38.6에 달하는 굴절률을 세계 최초로 실증하였다. 이러한 연구결과는 음굴절률 메타물질의 영역을 넘어서 자연계에 존재하지 않는 매우 높은 굴절률(38.6)을 메타물질의 새로운 영역으로 포함시켰다는 점에서 의미가 크다. 민범기 교수는 “이번 연구는 향후 파장이하의 높은 해상도를 지닌 이미징 시스템이나, 전자기파 혹은 광파의 경로를 임의로 제어할 수 있는 전자기파나 광학소자 및 파장이하 규모의 초소형 광학소자를 개발하는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.
2011.02.16 조회수 21665

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