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안전성평가연구소 출연금 전액 삭감!
형식만 바꾼 민영화 추진 즉각 중단하라!!

- 민간매각 추진 실패 인정하고 독성분야 공공성 기능 회복에 적극 나서야 한다. -

지난해 10월 국회 지식경제위 국정감사에서 최중경 지식경제부장관은 안전성평가연구소(이하 ‘KIT’)의 4차 매각이 유찰될 경우 ‘민영화 계획 자체를 철회하겠다’고 밝혀 사실상 KIT의 민간매각 추진이 중단된 듯했다.
그러나 최근 지경부는 KIT에 기초R&D 연구기능을 포기하고 수익사업을 늘리라고 요구하면서 2016년까지 출연금 전액 삭감을 강제로 추진하고 있다.
출연금 전액 삭감이라는 꼼수를 통해 KIT를 사실상 민영화하겠다는 수작이다. 
 

좀 더 자세히 살펴보자.
지경부는 이미 KIT의 2012년 출연금을 2011년보다 15% 삭감했다. 그리고 지경부와 KIT는 현재 KIT 자구안을 협의하고 있는데 그 주요 내용은 자체수입을 늘리고 출연금을 2016년 이내에
전액 삭감하는 것이라 한다.
또한 지경부와 산업기술연구회가 발주한 KIT 정상화 관련한 용역보고서의 주요 내용도 출연금의 삭감과 자체수입을 늘리는 방향이라고 전해지고 있다.
만일 정부 계획대로 진행된다면 KIT는 껍데기만 출연연구기관일 뿐 실제로는 공공적인 기초R&D 연구기능이 전혀 없는 민간 기업과 다름이 없게 된다.
 

지경부와 산업기술연구회는 오늘 개최되는 임시이사회에 이러한 KIT 자구방안을 상정하려 했으나 노동조합과 KIT 종사자들의 반발이 거세지자 일단 보류하였다고 한다.
그러나 출연금 삭감과 R&D 기능의 이관을 통한 실질적인 민영화 방안은 언제든지 다시 이사회에 상정될 것이 분명하다.
 

지난 3년여 동안 정부의 KIT 민간매각 강행과 구성원들의 반대행동이 충돌하면서 연구현장은 황폐화되었다.
당수의 전문가들이 KIT를 떠났고 그들에게 축적된 고도의 연구기술이 유출되었다.
상황이 이러한데도 지경부가 KIT의 기초R&D 연구기능을 포기하고 출연금 삭감 방식으로 사실상 민영화를 계속 추진한다면 수많은 연구원들의 이직은 불보듯 뻔할 것이며 CRO 산업의 연구인프라와 연구역량은 돌이킬 수 없이 훼손될 것이다.
 

세계경제 위기 상황에서 공공부문의 확대와 강화가 더욱 중요시되고 있다.
한편 한미FTA 발효로 국내 제약회사들의 약가 인하가 불가피할 것으로 보이고 이로 인해 국내 제약기업은 R&D 투자에 큰 어려움을 겪을 것이 자명하다.
이러한 환경의 변화 속에서 국내 제약 산업 지원을 위해 국내
에서 유일한 국제역량을 갖춘 CRO기관인 KIT의 공공성과 공익성은 더욱 강화되어야 하고 이에 대한 지원 방안을 수립하는 것이 정부의 역할이다. 

객관적인 상황이 이러할진대 지경부는 KIT 민간매각의 정책 실패를 공개적으로 인정하고 이 정책을 입안하고 무리하게 추진한 책임을 구체적이고 명확하게 져야 한다.
그러나 지경부는 그 스스로 책임을 질 모습은 전혀 보이지 않고 도리어 치졸한 꼼수를 부려서라도 KIT를 민영화하겠다고 나서고 있는 것이다.
 

비단 KIT만 지경부의 정책실패의 희생양은 아니다.
그동안 지경부는 공공연구기관을 감독하고 지원하는 본래의 임무를 망각한 채 온갖 치졸하고 악랄한 방법을 동원하여 산하 연구기관들을 괴롭혀 왔다.
현장 연구자들을 존중하기는커녕 그 위에 군림하면서 공공연구기능을 왜곡시
켜왔으며 때로는 연구현장에서 발생한 비리의 원인 제공자이기도 했다.
이로 인해 연구현장의 지경부에 대한 분노는 이미 한계에 이르고 있다.
 

우리 노동조합은 19대 국회와 새로운 정부에서라도 지경부의 정책실패에 대해서 끝까지 책임을 물을 것이다.
나아가 지경부가 더 이상 연구개발영역에 대한 소관 부처로서의 자격이 없다는 점을 천명할 것이다.
출연연은 물론 전문생산기술연구소 등 모든 연구기관을 지경부의 소관에서 벗어나게 하고, 지경부가 관리하고 있는 모든 연구개발 지원기능을 회수하기 위한 사회적 합의를 추진할 것이다. 
 

다시 한번 요구한다. 지경부가 실로 과학기술계의 공적이 되지 않으려거든 안전성평가연구소에 대한 치졸한 민영화 꼼수를 즉각 중단하라!


2012년 3월 27일 

민주노총 공공운수노조·연맹
전국공공연구노동조합

posted by 글쓴이 과학이야기

충북 제천의림지는 약 2000년 전에 축조됐습니다.

우리나라의 금속활자인 ‘증도가자’에서 먹을 채취해 측정한 결과 세계에서 가장 오래된 금속활자라는 사실이 밝혀졌습니다.

이 같은  옛 건축물이나 유물의 제작 연대는 어떻게 알 수 있을까요?

바로 한국지질자원연구원 지질자원분석실에 ‘가속기 질량분석기(AMS)’가 있기 때문입니다.

 

한국지질자원연구원 AMS는 외부로부터 의뢰받은 고고학 시료 연대 측정이나 학술 시료 분석 등 때문에 1년 365일 24시간 가동 중입니다.

AMS는 방사성 탄소를 이용해 다른 장비로는 측정 불가능한 5만 년 전 시료까지 연대 측정이 가능합니다.

AMS의 원리는 지구상에 초극미량만 존재하는 우주선 유발 동위원소를 측정하는 것입니다.

우주선 유발 동위원소는: 우주선이 지구 대기권으로 진입할 때 대기권 최상층부에서 대기 중의 원자핵들과 핵반응을 일으킬 때 만들어지는 동위원소로, 대표적으로 방사성탄소(탄소-14), 베릴륨-10, 알루미늄-26 등이 있으며, 그 존재량은 매우 적습니다.

이를 통해 연대측정이나 지질의 퇴적률, 암석의 융기율 등을 측정할 수 있습니다.

또 AMS는 단순한 연대측정 뿐만 아니라 고기후 관련 연구에도 활용됩니다.

최근 지질연은 충북대와 공동 연구에서 가속기 질량분석기를 활용해 과거 700년 간 우리니라 대기 중 방사성 탄소 농도를 복원하는데 성공했습니다.

이러한 연구 성과는 향후 기후변화를 예측하는 중요한 자료로 활용되고 있습니다.

또 AMS는 화석연료 사용으로 발생되는 이산화탄소 비율을 측정해 인구 밀집지역의 오염도를 나타낼 수도 있습니다.

지질연 AMS는 매년 1000개 이상의 연대측정 의뢰를 받고 있어 정부가 투자한 거대 장비 중의 대표적 성공사례로 꼽히고 있습니다. 

 

 

 

posted by 글쓴이 과학이야기

MK48 어뢰 테스트




이 그림은 미국 MK48 어뢰 실사격 테스트 장면입니다.

KAIST가 국내에서 처음으로 선박 수중폭발 연구를 본격화합니다.

KAIST 해양시스템공학전공 신영식 교수팀이 국내 최초로 모형 선박을 이용해 폭약의 수중폭발로 인한 충격이 선박에 미치는 영향을 분석하기 위한 실험을 실시했습니다.

연구팀은 가로 1m, 세로 2m크기의 알루미늄 모형 선박을 만들어 속도, 가속도, 압력 측정 센서를 부착하고, 선박과 폭약의 수평, 수직 거리에 따른 수중 폭발 응답 데이터를 기록했습니다.

연구팀은 이번 실험을 통해 컴퓨터 시뮬레이션만으로는 얻을 수 없었던 실제 실험 데이터를 얻어냈습니다.
 
이 데이터는 컴퓨터 시뮬레이션의 결과와 비교해 계산 값의 검증에 사용될 계획입니다.

KAIST는 이번 실험을 계기로 향후 수중폭발 관련 시뮬레이션 기법을 점차 고도화시켜 수중충격에 대한 보다 정확한 예측이 가능케 할 예정입니다.

아울러 수중폭발 현상에 대한 이해를 높여, 선박의 탑재장비의 생존성 확보를 위한 연구와, 내충격성 향상을 위한 설계의 검토 및 변경의 기초자료로 활용할 예정입니다.

연구팀은 이번 결과를 바탕으로 근접 수중폭발로 선박의 침몰을 유발할 수 있는 휘핑현상을 재현하는 실험을 계획 중입니다.

이 연구가 완료되면 휘핑현상에 대한 보다 정확한 이해를 통해 선박의 디자인을 검토 보완해 함정과 승조원의 생존능력을 확보하는 데 크게 기여할 수 있을 것으로 예상됩니다.

미국, 러시아 등 군사강국에서는 실제 함선을 이용한 수중 폭발실험이 활성화돼 있어 함정의 내충격성 강화 및 탑재장비의 생존성여부에 관한 자료로 폭넓게 활용되고 있지만 군사기밀로 다뤄져 공개되지 않고 있습니다.

신 교수는 미 해군대학원에서 약 30년 동안 교수로 재직하면서 수중폭발, 탑재 전자 장비의 충격 내구성 검증, 충격 및 진동문제해결 등의 연구를 진행해 성과를 인정받아았습니다.
 

각종 센서를 부착해 만든 알루미늄 모형 배를 물 위에 띄운 모습



실험에 사용한 모형 선박의 3D 모델과 수중폭발 컴퓨터시뮬레이션

 

신영식 교수가 모형 선박을 가리키면서 연구진들에게 설명하고 있다

<신영식 초빙교수>

1. 인적사항
 ○ 소 속 : 카이스트 해양시스템공학전공

2. 학력
  1965: Seoul National University (학사: 토목공학과)   
  1966: University of Minnesota (석사: 구조공학과)  
  1971: Case Western Reserve University (박사: 기계공학전공)  
 
3. 경력사항
  1972 - 1974: Bechtel Corporation, San Francisco
  1974 - 1979: Argonne National Laboratories, Components
              Technology Division 
  1979 - 1981: General Electric Company, Nuclear Power Systems
              Engineering, San Jose, California 
  1981 - 2009: Naval Postgraduate School, Monterey, CA, USA   
  2009 - 현재: 초빙교수, KAIST 해양시스템공학전공
 
4. 전문 분야 정보

신영식 초빙교수는 수중폭발충격 관련 전 분야에 관하여 세계적인 전문가이다.

미해군대학원에서 약 30년 동안 기계공학 및 항공공학과 교수로 재직하였으며, 수중폭발, 탑재 전자 장비의 충격 내구성 검증, 함선 소음문제, 충격 및 진동문제, 탑재 장비 상태 모니터링, 유한 요소 기법 등의수많은 연구 성과를 인정받아 최고의 영예직인 특훈교수에도 임명되었다(2005).

현재 신영식 초빙교수는 KAIST 해양시스템공학전공에서 A-1 형태 모바일 하버의 내항성문제, 수중폭발과 수중 폭발이 해양구조물에 미치는 영향과 가스버블의 움직임과 휘핑문제, 고압상태에서 스파크로 생성한 버블의 움직임, 수중 폭발이 다선체 고속선에 미치는 영향, 수중폭발시험 등에 국내에서 수행하기 어려운 연구들을 하고 있다.

미국 기계공학학회에서 부여하는 ASME PVP Service Award for Chairman of Fluid-Structure Interaction Technical Committee를 수상하였으며, 같은 해 동일 학회의 fellow 멤버가 되었다(1992). 미해군대학원에서 뛰어난 연구 성과를 인정받아 인증서를 수여하였고(1993), Distinguished professorship을 받았다(2005). Shock and Vibration 심포지엄에서 함선 충격 모델링 및 시뮬레이션 주제로 강연자 상을 수상하였다(2003).

posted by 글쓴이 과학이야기

체내의 모든 세포로 분화될 수 있는 배아줄기세포는 치매 등 난치성 질환을 치료할 수 있는 무한한 잠재력이 있습니다.
 
그러나 면역 거부반응과 같은 부작용과 난자를 이용해야 하는 윤리적 문제로 인해 그 사용이 제한되고 있습니다.

이 같은 문제점을 해결하고자 환자로부터 얻은 체세포를 배아줄기세포와 유사한 상태로 유도하는 체세포 역분화 연구가 활성화되고 있습니다.
  
특히 지난 2006년에는 일본 쿄토대 야마나카 교수팀이 체세포 역분화 유전자를 삽입하여 배아줄기세포와 매우 흡사한 유도만능줄기세포 생산에 성공하기도 했습니다.

그러나 유도만능줄기세포는 분화과정에서 소량의 미분화세포가 잔류해 세포를 이식하는 과정에서 종양이 생성될 수 있는 문제점이 있습니다.

따라서 최근에는 역분화과정을 거쳐 유도만능줄기세포로 만들지 않고, 직접적인 세포치료를 위한 체세포로의 직접전환(리프로그래밍)을 유도하기 위한 기술개발이 진행되고 있습니다.
 
하지만 이 기술도 세포들이 이미 최종단계까지 분화되어 자기재생능력이 없는 세포들로서, 시험관에서 일정기간 이상 배양이 어려워 세포치료에 필요한 충분한 양의 세포를 확보하는 것이 현재 기술로는 불가능했습니다.

그런데 신경줄기세포의 특이적인 유전자를 이용해 '유도신경줄기세포'를 생산, 기존의 배아줄기세포와 유도만능줄기세포를 대체할 세포치료의 한계가 극복되었습니다.
 
■ 건국대 한동욱 교수팀은 독일 막스플랑크연구소와 공동으로 기존 문제점을 개선한 '유도신경줄기세포'를 개발하고, 치매 등 퇴행성 뇌질환 치료에 새로운 가능성을 열었습니다.
 
 한 교수팀은 생쥐의 체세포에 신경줄기세포의 특이적인 유전자를 삽입하여 뇌 조직으로부터 나온 신경줄기세포와 유사한 세포를 생산해냈는데, 이를 '유도신경줄기세포'라고 이름 붙였습니다.
 

유도신경줄기세포로의 직접 리프로그래밍 기법 모식도.체세포에 신경줄기세포 특이적인 유전자를 도입, 체외와 체내에서 정상적인 분화능을 가진 유도신경줄기세포의 생산이 이루어짐.



 한 교수팀이 개발한 유도신경줄기세포는 시험관에서 1년 이상 장기 배양이 가능하여 자기재생능력이 증명되었고, 분자생물학적 측면에서도 뇌 조직으로부터 나온 신경줄기세포와 일치했습니다.

직접 리프로그래밍 기법으로 생산된 유도신경줄기세포.체외에서 장기간 배양이 가능하여 자기재생능을 획득했음이 증명되었으며, 형태학적으로 뇌조직 유래 신경줄기세포와 매우 유사함.

유도신경줄기세포의 체외 분화능.직접 리프로그래밍을 통해 생산된 유도신경줄기세포가 신경세포, 성상세포, 희돌기교세포로 분화가 이루어져 정상적임 분화능을 가지고 있음이 증명됨.



또한 생쥐의 뇌 조직에 주입하자, 어떠한 종양도 형성되지 않고 다양한 신경세포로 분화되어 정상적인 분화능력도 확인되었습니다.

신경줄기세포로의 직접 리프로그래밍 기술은 분화 및 자기재생 능력을 겸비한 성체줄기세포 중에서도 줄기세포 분야 블루칩으로 각광 받는 기술입니다.

이번 연구는 체세포를 성체줄기세포로 직접 역분화를 유도한 첫 번째 사례로서, 기존의 유도만능줄기세포를 이용한 치료의 가장 큰 문제점인 종양 형성의 문제점을 극복한 획기적인 방법으로 평가받고 있습니다.

이번 연구결과는 세계 최고 권위의 과학전문지 '셀(Cell)'의 자매지인 '세포줄기세포지(Cell Stem Cell)' 주요 논문으로 온라인 판(3월 22일)에 게재되었습니다.
(논문명: Direct reprogramming of fibroblasts into neural stem cells by defined factors)

한동욱 교수(왼쪽)


 용  어  설  명

배아줄기세포(Embryonic stem cells, ESCs) :
수정란에서 유래 가능한 줄기세포로서, 전분화능 (pluripotency, 전능성)을 가지고 있어서 우리 몸을 구성하는 모든 종류의 세포로 분화 가능한 세포이다.

유도만능줄기세포(Induced pluripotent stem cells, iPSCs) : 
체세포에 4가지 전사 유전자 (Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc)를 도입하여 만든 세포로서 전분화능을 비롯한 다양한 측면에서 배아줄기세포와 유사한 세포이다. 2006년 일본 쿄토대학의 신야 야마나카 연구진이 개발하였다.

리프로그래밍(Reprogramming) :
일반적으로 분화가 이루어진 체세포를 여러 가지 실험적 방법을 이용 다시 배아줄기세포화 시키는 방법이다. 최근 체세포를 전혀 다른 형태의 체세포로 바꾸어 주는 과정 역시 직접 리프로그래밍(Direct reprogramming, Direct conversion, Transdifferentiation)이라고 부른다.

신경줄기세포 (neural stem cells, NSCs) :
뇌조직이나 척수에서 유래 가능한 성체줄기세포로서 자기재생능을 가지며 신경, 성상세포, 희돌기교세포로 분화가 가능한 다능성을 가진다.

세포줄기세포(Cell Stem Cell)지 :
Cell지의 자매지인 Cell Stem Cell지는 줄기세포분야 최고 권위(인용지수 impact factor 26.967)지로서 주로 다양한 줄기세포에 대한 연구내용을 다룬다.

<연 구  개 요>

최근  Embryonic stem cells (ESCs) 특이적인 전사인자를 이용하여 체세포를 ESCs과 동일한 상태 즉 유도만능줄기세포 (induced pluripotent stem cells, iPSCs)로  reprogramming이 가능하게 되었다.
그러나 특정 체세포에서 특이적으로 발현하는 전사인자들을 도입, 전혀 다른 형질을 가진 adult stem cells로의 직접 리프로그래밍 여부는 아직 알려진 바 없다.
최근 분화된 체세포에 reprogramming 유전자 (Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc) 또는 세포 특이적인 전사유전자들을 적용하여 신경세포, 심근세포, 혈액전구세포, 간세포, 외배엽줄기세포로의 직접 리프로그래밍의 유도가 성공적으로 이루어졌다.
기존의 연구에 따르면, 신경세포 특이적인 전사유전자 및 microRNA를 적절히 조합하여 생쥐와 인간의 fibroblast를 다양한 신경세포로 직접 리프로그래밍이 가능함이 밝혀졌다.

이러한 유도신경세포 (induced neurons, iN cells)는 신경세포와 유사한 유전자 발현 양상은 물론 활동전위를 발생시킬 수 있었으며 이 결과는 체외에서 직접 리프로그래밍을 통해 생산된 유도신경세포가 체내 유래 신경세포와 기능적으로도 매우 유사하다는 것을 보여준다.
그러나 자기재생능 (self-renewal) 없는 유도신경세포는 체외에서 일정기간 이상 배양이 어렵고 따라서 충분한 양의 세포를 확보할 수 없기 때문에 직접 리프로그래밍에 관여하는 분자 세포학적 기전을 이해하기 어렵고 나아가 세포치료에 필요한 충분한 양의 세포를 얻어내는 것이 현실적으로 불가능하다.
현재까지 가장 잘 알려진 성체줄기세포인 신경줄기세포 (Neural stem cells; NSCs)는 자기재생능은 물론 신경세포 (neurons), 성상세포 (astrocytes), 희돌기교세포 (oligodendrocytes) 로의 분화능력을 갖추고 있다.
따라서 섬유아세포의 신경줄기세포로의 직접 리프로그래밍은 궁극적으로 신경세포뿐만 아니라 신경 관련 세포들을 대량 확보할 수 있는 기술로 적용 가능하다.
본 연구진은 신경줄기세포 특이적인 전사유전자와 줄기세포 특이적 전사유전자를 적절히 조합하여 fibroblast를 기능성을 구비한 유도신경줄기세포 (induced neural stem cells, iNSCs)로 직접 리프로그래밍에 성공하였다.

iNSCs는 뇌 조직에서 유래된 신경줄기세포와 형태학적 특성, 자기재생능, 후생학적 상태, 체내와 체외 분화능에서 매우 유사하였다.
또한 본 연구진은 fibroblast에서 iNSCs로의 직접 리프로그래밍이 체세포 특이적인 유전자의 발현이 시간이 지남에 따라 비활성화되는 점진적 방식 (gradual process)으로 이루어짐을 발견하였다.
따라서 이 연구결과는 체세포를 실질적으로 자기재생능과 정상적인 기능성을 겸비한 성체줄기세포로의 직접 리프로그래밍을 유도한 첫 번째 연구사례로 사료된다.


<한동욱 교수>

1. 인적사항
 ○ 소 속 : 건국대학교 의학전문대학원 줄기세포교실  
     

2. 학력
  1994-2001  건국대학교 학사 (축산학)
  2001-2003  건국대학교 석사 (가축번식학)
  2005-2008 건국대학교 박사 (생명공학)
     
3. 경력사항
  2008 - 2011  독일 Max Planck 연구소, 박사후 연구원
  2011 - 현재  건국대학교, 총장석학교수
  2011 - 현재  건국대학교 의학전문대학원 줄기세포교실 부교수
 
4. 전문 분야 정보
  - 연구 분야
   1) 생쥐의 배아줄기세포와 외배엽줄기세포, 인간 배아줄기세포를 기반으로 하는 전분화능의 기작에 대한 연구
   2) 유도만능줄기세포의 생산과 역분화 기전에 대한 연구
   3) 유도만능줄기세포를 이용한 신약개발과 질병발생 기작에 대한 연구
   4) 체세포를 다른 형태의 체세포 혹은 성체줄기세포로 직접 리프로그래밍을 유도하기 위한 연구
   5) 직접 리프로그래밍 기법을 이용 임상수준의 유도만능줄기세포와 성체줄기세포의 생산에 대한 연구
   6) 역분화 과정과 생식세포의 발달, 분화과정 그리고 개체의 발달과정에서 수반되는 후생유전학적 리프로그래밍의 기작에 대한 연구

- 수행 과제
   2011-현재 : 교육과학기술부(한국연구재단) 일반연구자지원사업(우수신진연구)
   2011-현재 : 교육과학기술부(한국연구재단) 원천기술개발사업 (바이오.의료기술개발사업)
- 연구 논문
   SCI 및 SCI(E) 28편


posted by 글쓴이 과학이야기

양자통신은 정보를 빛의 기본입자인 광자의 양자 상태에 실어 전달하는 새로운 방식의 통신으로, 고전적 통신용량의 한계를 극복할 대안이 되고 있습니다.

한 펄스에 여러 개의 정보를 중첩하여 전송하므로, 빠른 속도와 정확한 정보전달 등 기존의 통신에 비해 많은 장점이 있습니다.

지금까지 불가능하다고 여겨왔던 100km 이상의 장거리 양자통신을 가능하게 하는 방식이 개발됐습니다.

■ 인하대 함병승 교수는 양자메모리 분야에서 지금까지 한계로 인식되던 밀리초 정도의 짧은 저장시간(스핀위상전이시간)을 수 시간까지 저장할 수 있는(스핀밀도전이시간) 새로운 포톤에코 방식을 개발했습니다.

함 교수는 지난 2009년 광잠금 라만에코방식의 양자메모리 프로토콜을 개발하였지만(Nature Photonics 발표), 마이크로파 영역대의 에코신호를 광신호로 치환하는 번거로움과 양자소음 미해결이 문제점으로 대두되었습니다.

이번에 개발한 포톤에코방식은 기존의 '광잠금' 방식을 차용하여 저장시간은 동일하되, '이중재위상화' 방식을 적용하여 양자소음문제와 마이크로파-광신호 치환문제를 동시에 해결했습니다.

이번 양자메모리 연구는 기존의 연구방식과는 차별되는, 특히 국내 연구진 단독으로 일궈낸 의미 있는 결과로서, 우리나라가 미래형 차세대 양자정보처리와 장거리양자통신의 핵심원천기술을 선점하고 선도할 수 있는 계기를 마련했습니다.

이번 연구결과는 미국물리학회에서 발간하는 양자광학분야의 권위 있는 학술지인 'PRA Rapid Communications'에 4월 1일자로 게재됩니다.

(a) 광잠금/이중재위상 포톤에코를 위한 에너지준위.
(b) 전산모사 결과. D/W/R은 세펄스 포톤에코 방식을 이룸. C1/C2은 광잠금을 이룸. RR은 이중재위상 펄스. 첫 번째 에코 E1은 조용한 에코로서 발생이 억제되나, 이중재위상에 의한 최종에코 E2는 밀도반전 없이 발생.

이중재위상과 광잠금에 의한 포톤에코 한계극복

본 포톤에코-양자메모리 방식의 핵심은 기존의 포톤에코에서 한계였던 밀도반전에 의한 양자소음 문제를 그림의 RR에 의한 이중재위상화로 극복했고, 광위상전이에 국한된 짧은 저장시간 문제를 C1/C2에 의한 ‘광잠금’방식을 적용하여 스핀밀도전이시간으로 해결한 데 있다.
그림에서 보듯이, 재생에코 E2는 밀도반전 없이(붉은 선은 들뜬상태의 밀도를 나타냄) 저장시간이 연장되었는데, 이 때 저장시간은
기존물리학의 한계였던 스핀위상전이시간(천분의 일초)을 초월하여 스핀밀도전이시간 즉 수 시간까지 가능하다.


 용  어  설  명

양자메모리 :
고전적인 전자정보나 광정보를 원하는 시간만큼 저장시켰다가 다시 꺼내 쓸 수 있는 장치 혹은 기술에 상응하는 개념으로서, 비고전적 양자정보를 잠시 저장할 수 있는 장치 혹은 기술방식으로 양자정보처리에 있어서 핵심요소기술

광잠금 방식 :
고전/비고전을 막론하고 어떠한 광학적 정보든지 시간의 흐름에 따라 원래의 값을 잃게 되는데, 본 양자메모리에 있어 광밀도전이에 따른 양자정보의 유실을 막기 위해 들뜬 상태에 있는 원자들을 독립적 상태에 있는 바닥상태 스핀준위로 옮겨놓는 방법으로 양자메모리 저장시간을 획기적으로 늘릴 수 있는 핵심원리.

스핀밀도전이시간 :
매질내 광전이(가시광선, 적외선, 자외선 등의 파장을 가짐)에 있어 들뜬상태준위에 있는 원자들이 바닥상태준위로 떨어지는데 필요한 시간에 대응하는 것으로서, 바닥상태준위사이 혹은 스핀(마이크로 파장을 가짐)의 밀도전이시간.

양자통신 :
정보를 빛의 기본입자인 광자의 양자 상태에 실어 전달하는 새로운 방식의 통신. 고전적 통신용량의 한계를 극복할 대안으로, 한 펄스에 여러 개의 정보를 중첩하여 전송하므로, 빠른 속도, 정확한 정보전달 등 기존의 통신에 비해 많은 장점이 있음

라만에코 :
2준위계를 이용하는 포톤(혹은 스핀)에코와는 달리, 3준위계에서 서로 다른 두 개의 광신호의 양자결맞음을 스핀에 직접 대응(저장)시키는 방식.

이중재위상화 방식 :
전통적 포톤에코(photon echo)의 기본원리는 매질의 재위상화(rephasing)로 양자소음(quantum noise)을 야기하여, 이 문제를 해결하기 위해 2010년 함 교수팀이 이중(double) 재위상화 방식을 제안함


<연 구 개 요>

Coherent control of collective atom phase for ultralong, inversion-free photon echoes
B. S. Ham (Phys. Rev. A Rapid Communications. USA - 2012. 4. 1 출판)

무어의 법칙에 기초하여 지난세기를 이끌어 온 현대문명의 해심동력인 전자컴퓨터는 단위소자의 처리속도에서 볼 때, 그 기술적 진보는 사실상 멈추었다 해도 과언이 아니다.
무어의 법칙에 따른 나노기술의 발전은 결국 스스로를 파괴할 수밖에 없는 양자세계로 향하고 있어 양자현상은 더 이상 피할 수 없는 디지털 시대의 딜레마였다.
한편, 1995년 쇼어의 양자컴퓨팅 알고리즘은 양자역학에 기초한 미래 양자기술 발전을 추동시켰으나, 17년이 지난 현재 겨우 10여개의 양자큐빗을 구현하는데 그쳐 양자컴퓨팅에 대한 근본적인 회의가 생겨나고 있다.
그러나 아프리카 오지까지 보급되는 인터넷의 확장과 아이폰의 등장으로 촉발된 무선통신용량의 폭발적 증가세는 조만간 고전통신으로는 도저히 감내해낼 수 없는 지경에까지 내 몰릴 것이 확실시된다.
양자정보의 기술적 발전은 "더 빠르게"라는 무어의 법칙에서 "더 많이"와 "더 안전하게"라는 미래기술의 진보를 요청하고 있다. 즉, 고전적 통신용량의 한계를 극복할 대안으로 한 펄스에 여러 개의 양자정보를 중첩하여 전송하는 양자통신과 무조건적 보안에 기초한 양자암호는 이미 시대의 화두가 되어버린 셈이다.
 
양자통신은 고전적 디지털통신과 마찬가지로 전송거리에 한계(약 100km)가 있다. 고전통신에서 전송거리의 한계를 중계기 혹은 증폭기를 사용하여 무한거리로 확장할 수 있듯이, 양자통신에서는 양자리피터를 사용하여 극복하게 된다.
이 양자리피터에 있어 핵심소자는 양자메모리인데, 장거리 양자통신을 위해 필요한 양자메모리의 저장시간은 최소 1초로 알려져 있다.
불행하게도 현재까지의 관측된 양자메모리 저장시간은 1초보다 훨씬 짧으며 그 원리적 한계는 천분의 일초 정도에 불과한 스핀위상전이시간이다. 결국 물리학적 원리 극복 없이는 장거리 양자통신의 실용화는 요원한 셈이다.
 
인하대학교 함병승 교수는 이미 2009년 네이처 포토닉스에 장거리 양자통신을 가능케 하는 장시간 양자메모리 프로토콜을 제안한 바 있다.
이 양자메모리 프로토콜은 라만에코에 '광잠금(optical locking)'이란 독특한 방식을 적용한 것으로서 그 저장시간이 수 시간까지 연장될 수 있는 획기적인 것이었으나, 스핀에코를 광신호로 치환하는 부가적 과정과 광밀도역전(population inversion)에 따른 자발방출/자극방출로 인한 양자소음(quantum noise) 문제를 내포하고 있었다. 
 
2011년 함병승 교수는 '이중재위상'방식을 최초로 포톤에코에 적용하여 양자소음문제를 해결하였으며, 2012년 이를 '광잠금'과 결합하여 양자메모리 저장시간은 스핀밀도전이시간, 즉 수 시간까지 가능하고 밀도재역전(이중재위상)으로 인해 양자소음이 제거된 새로운 양자메모리 프로토콜을 제안하였다.
이에 따르면, 양자광신호의 다중양자모드 즉 다중양자광정보의 동시적인 장시간 저장이 가능하여 비로소 장거리 양자통신이 실용화될 수 있는 전기를 마련하였다.
본 논문은 2012년 4월 1일자 미국 물리학회 저널 Phys. Rev. A의 Rapid Communications에 게재될 예정인데, Rapid Communications은 PRL과 더불어 양자광학분야 최고의 논문으로 인정받는다.


<함병승 교수>
        

1. 인적사항
 ○ 성 명 : 함병승(咸炳承, 48세)
 ○ 소 속 : 인하대학교 IT공과대학 전기공학부

2. 학력
 ○ 1986 : 서강대학교 물리학과 이학사
 ○ 1993 : 미국 웨인주립대학교 물리학과 이학석사
 ○ 1995 : 미국 웨인주립대학교 전기/컴퓨터공학과 공학박사

3. 경력사항
 ○ 1996-1999 : 미국 MIT 및 공군연구소 박사후연구원
 ○ 1999-2003 : 한국전자통신연구원 선임연구원
 ○ 2000-2003 : 과기부지정 창의연구단장 (양자정보처리연구단) 및 한국전자통신연구원 팀장
 ○ 2003-2008 : 인하대학교 정보통신대학원 부교수
 ○ 2006-현재 : 교과부, 연구재단 지정 리더연구자지원사업 창의연구단장 (광양자정보처리연구단)
 ○ 2008-현재 : 인하대학교 전기공학부 교수
 ○ 2011-현재 : 인하대학교 인하펠로우 교수 (IFP)

4. 주요 연구 업적 및 수상
  ○ 1997 : 고체에서 전자기유도투과 최초 관측 (PRL게재 및 Science News에 보도)
  ○ 2002 : 고체에서 느린빛/정지빛 최초 관측 (PRL게재 및 Nature News에 보도)
  ○ 2009 : 장시간 양자메모리 프로토콜 제안 (Nature Photonics 게재)
  ○ 2010 : 교과부, 연구재단 이달의 과학기술자상 수상
  ○ 2010 : 인천시 과학기술대상 수상
  ○ 2010 : 기초연구우수성과 100선


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■ 건국대 나노기술연구센터  임용식 교수팀이 단일벽 탄소나노튜브(CNT)에서 광학기법인 시분해 분광법으로 직경이나 구조 등 다양한 나노튜브의 특성을 실시간으로 분석할 수 있는 기법을 개발했습니다.

연구팀은 반도체형 탄소나노튜브에서 전자구조의 결맞음성에 기인한 강한 진동신호 및 이에 수반되는 미세한 격자진동 신호를 처음으로 관측하고 분석했습니다.

연구팀이 개발한 새로운 나노계측 기술은 펄스폭이 극히 짧은 펨토초 펄스로  탐사하는 광학기법으로, 시료에서 발생하는 미세한 전자적 구조 변화와 원자간 격자진동의 변화를 시간 진행에 따라 투과세기의 변화로 직접 검출하는 레이저 분광법입니다.

검출된 탐사광의 세기는 독특한 여러 주파수의 합성으로 표현되는 데, 사용되는 레이저 중심파장을 변화시키면 검출된 진동 주파수(모드)도 민감하게 변합니다.

이러한 진동모드들은 시료 내부의 전자 구조의 정보를 반영할 뿐만 아니라 원자간(격자) 진동에 관한 정보를 담고 있습니다.

탄소나노튜브의 종류에 따라 고유 진동주파수도 달라지고 공명조건에 따라 진동세기도 다르기 때문에 이를 분석하면 각 튜브 종류에 따라 그 전자 준위와 격자 진동준위(구조)를 거의 완벽하게 추출할 수 있습니다.


 

■ 연구팀은 장파장 적외선 파장대역의 펨토초 레이저 광원을 사용해 레이저 고유의 결맞음성으로부터 파생된 나노튜브에 결맞는 격자진동 뿐만 아니라, 결맞는 전자적 구조에 기인한 강한 진동주파수 성분들을 추출하여 나노튜브를 분석할 수 있는 기법을 새로이 제시했습니다.

이러한 새로운 나노물질에 관한 시분해 정밀 계측기법은 기존에 나노물질의 크기나 종류를 구분하기 위한 전자 및 X선 현미경법, 라만 및 형광 분광측정법보다 여러 장점을 갖게 됩니다.

우선 고밀도 시료에 대해 전처리 과정이나 시료 손상 없이 동시 다발로 처리할 수 있는 능력과 높은 분해능을 가지며, 연속적인 파장 변환측정이 어려운 라만 측정이나 금속 나노튜브에서는 측정이 불가한 형광측정법에 비해 큰 차별성을 갖게 됩니다.

또 자외선 파장영역의 펨토초 광원을 이용하면 에너지 띠가 큰 양자 나노 재질이나 생체 내 약효 나노 재질의 거동 등에도 활용될 수 있습니다.



■ 연구팀은 이러한 계측기법을 적용하여 HiPco(튜브직경=1 nm), CoMoCAT (직경=0.8 nm), Arc-discharged CNT (직경=1.5 nm)에서 나노튜브 종류(형상) 분석 기술개발과 전자-격자 상호작용에 관한 기본 기작에 관한 연구를 국내외 연구팀과 공동으로 수행해 오고 있습니다.

이는 현재 우리나라가 나노과학기술 분야에서 세계적으로 최상위군의 리더로써 활발한 연구 개발을 수행하고 있지만 주로 나노 소재를 바탕으로 한 응용 연구에 집중되어 있어, 상대적으로 나노 물질에 관한 계측과 같은 기반 요소기술이 취약한 상황에서 이번 연구와 같은 계측분야의  새로운 기술개발은 상당한 의미를 가지고 또 향후 응용연구에 중요한 역할을 할 전망입니다.

이번 연구결과는 미국화학회가 발간하는 세계적 과학저널인 나노레터스(Nano Letters : IF 12.21) 최근호에 게재됐습니다.
(제목 : Coherent Electronic and Phononic Oscillations in Single-Walled Carbon Nanotubes)

또 연구팀은 이와 관련해 지난 2006년 유사 측정기법을  탄소나노튜브에 적용한 'Coherent Lattice Vibrations in Micelle-Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes'를 게재해(Nano Lett. 6, 2696, 2006) 약 40회 인용된 바 있습니다.

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ETRI(한국전자통신연구원)가 설립 이후 35년 간 연구개발을 통해 총 169조 8095억 원의 경제적 효과를 창출한 것으로 조사됐습니다.

이는 우리나라의 2011년 총예산인 309조 원의 약 55%에 해당되는 수치입니다.

ETRI의 연구결과가 산업체 매출액 창출에 기여한 '직접효과'는 108조 4483억 원, 파생되는 '간접효과'는 61조 3612억 원으로 집계됐습니다.

■ ETRI가 설립 35주년을 맞아 지금까지의 연구성과를 과학적으로 분석한 'ETRI 35년 연구개발 성과분석 보고서'를 발간했습니다.

이번 보고서는 과학기술정책연구원(STEPI)에 의뢰해 ETRI의 경제적 기여도 및 연구경쟁력을 분석한 자료입니다.

보고서에 나타난 경제적 파급효과의 분석 대상은 크게 ETRI의 대표 연구성과로 요약되는 8대 기술과 기타 기술로 구분됩니다.

ETRI 8대 기술은 ▲전전자교환기(TDX) ▲초고집적 반도체(DRAM) ▲디지털이동통신시스템(CDMA) ▲휴대인터넷 WiBro ▲지상파 DMB ▲차세대 OLED 조명 및 디스플레이 ▲4세대 이동통신시스템 LTE-Advanced ▲자동 통·번역 기술 등입니다.

이 중 경제적 파급효과가 가장 큰 기술은 'CDMA'로 54조 3923억 원, 그리고 이어 'TDX' 20조 5292억 원, DRAM 18조8996억 원, 'LTE-Advanced' 13조 944억 원 등입니다.

연구비 투입을 고려한 경제적 파급효과를 살펴보면, ETRI는 연구비 대비 약 4.5배의 경제적 파급효과를 창출한 것으로 나타났습니다.

■ 이번 성과분석 내용에는 연구기관의 주요 성과 지표인 논문, 특허, 기술이전에 대한 글로벌 연구기관 간 경쟁력 분석도 포함됐습니다.

ETRI는 2011년 기준 연구원 1인당 2.99건의 논문을 산출해 2위인 일본 AIST의 1.76건을 크게 앞질렀습니다.

특허 성과에서도 ETRI는 연구원 1인당 등록 특허 1.51건으로, 일본 AIST 0.57건, 대만 ITRI 0.23건 등 타 연구기관보다 많았습니다.

특히 연구예산 10억 원 당 등록 특허는 ETRI가 4.8건으로, 2위인 일본 AIST(2.2건)을 2배 이상 상회했습니다.

연구개발 결과의 상용화 정도를 가늠할 수 있는 총 연구비 수입 대비 기술료 수입 비율은 ETRI가 5.42%, 대만 ITRI 8.60%, 독일 프라운호퍼 5.61%에 이어 세번째를 차지했습니다.


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한국기계연구원이 발간한 월간 정책분석지 '기계기술정책' 3월호 중 '우리나라 기계산업 품목별 수출 시장 점유율 분석'(곽기호 연구원)을 보면, 우리나라 기계산업 실적이 최근 수출 500억 달러에 육박하는 등 지속적인 성장세를 보이고 있지만, 주력 수출 품목 가운데 세계시장 점유율 1위 품목은 단 1개에 불과한 것으로 나타났습니다.

이 분석 보고서에 따르면 2010년 기준 우리나라 기계산업의 73개 주요 수출 품목(연간 5천만 달러 이상) 중 수출 시장 점유율 1위 품목은 SITC 기준 상업용 직물·의류 세탁용 기계(7247) 단 1개였습니다.

또 세계 시장 점유율 1~10위를 기록한 품목은 총 43개로 전체 수출액의 82.2%를 차지했고, 점유율 2~4위 품목은 7개였습니다.
이 가운데 머시닝센터(7312)와 절삭 선반(7313)은 이탈리아와, 굴삭기 및 휠로더(7232)는 영국과 박빙의 격차로 접전 상태로 조사됐습니다. 

점유율 5~10위 품목은 모두 35개로, 이중 21개는 2004년 이후 10위권에 새로 진입했고, 전체 수출에서 차지하는 비중도 60%로 나타나는 등 최근 우리나라 기계산업의 수출 증가 견인에 핵심적인 역할을 하는 것으로 분석됐습니다. 
      
기계산업 분야 세계 1위인 독일은 총 58개 품목에 대해 수출 점유율 1위를 차지하는 것으로 나타났습니다.

독일을 포함한 중국, 일본, 미국, 이탈리아 등 수출 상위 5개국이 117개 품목 중 107개 품목에서 1위를 차지해 수출 확대를 위해서는 수출 점유율 1위 품목 확보가 반드시 필요한 것으로 분석됐습니다.

싱가포르는 항공기용 내연기관 및 부품(7131)에서 세계 1위의 점유율을 기록했는데, 이는 물류 거점이라는 지정학적 이점을 활용해 세계 항공 MRO(항공기 엔진 수리 및 정비) 시장에 진출했기 때문인 것으로 분석됐습니다.


기계기술정책 3월호 '우리나라 기계산업 품.pdf 

 

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