우리얘기

친애하는 IBS 가족 여러분

다사다난했던 임진년(壬辰年) 용의 해가 가고 2013년 계사년(癸巳年) 뱀의 해가 왔습니다.
지난해 우리는, 여기 계신 모든 분들의 열정과 헌신으로 희망적인 첫발을 내딛었습니다. 

IBS 연구단장으로 16명의 세계적인 석학을 선정했으며 선정과정도 논문이나 특허 건수 등 정량화된 수치에 얽매이지 않고 ‘사람 중심’의 선진화된 평가 시스템을 적용해 과학계의 이목을 끌기도 했습니다. 

특히 연구의 자율성과 연속성 보장 등을 통해 한국연구생태계의 새로운 패러다임을 제시했다는 평가도 받았습니다.

다들 아시겠지만 이는 우리나라가 지금까지 취했던 선진국 추격형 연구의 틀을 깨고 글로벌 선도형 연구로 도약하는 초석이 될 것입니다.

또 자율성, 연속성이란 지원군은 연구자들로 하여금 다른 사람이 하지 않은 연구, 새로운 연구, 모험적이고 창의적인 연구를 수행할 수 있는 든든한 버팀목이 돼줄 것입니다.

IBS의 국제적 연구기관 성장을 가능케해 줄 네트워크 구축도 지난해 성과 중 하나입니다.

미국 패르미랩, 독일 GSI, 일본 리켄, 캐나다 트라이엄프 등 세계적인 연구기관과의 업무협력체결은 훗날 IBS가 세계적 연구기관으로 발돋움하는 발판이 될 것입니다. 

수리과학연구소도 IBS와 한가족이 돼 수리과학발전에 박차를 가할 수 있게 됐습니다. 

특히 지난해 5월 개원식을 통해 IBS의 공식적인 출범을 우리나라는 물론 전세계에 알렸습니다.

국내 주요 언론은 물론 세계적 저널인 네이처도 IBS 개원소식을 상세히 소개했고 스웨덴 공영 라디오도 IBS를 보도하는 등 외국 과학계와 언론들도 IBS에 많은 관심을 보이고 있습니다.

많지 않은 인원으로 이런 의미있는 성과를 거둘 수 있었던 것은 모두 여러분의 열정과 헌신 덕분이었습니다.

그렇기 때문에 원장으로서 그리고 IBS 구성원의 한사람으로서 더욱더 뿌듯하고 여러분 모두가 자랑스럽습니다. 

올해 우리는 과학발전과 국력 신장, 나아가 인류공헌이란 더욱 의미 있는 발걸음을 이어갈 것입니다.

세계적 석학을 모시기 위한 노력과 선진화된 연구단 지원시스템 구축 등이 더욱 견고해질 것입니다.

또 기초과학 관련 다양하고 심도 있는 정책들도 계속해서 마련될 것이며 우리 IBS의 비전도 더욱 확고해질 것입니다.  

중이온가속기사업단은 중이온가속기시스템을 본격적으로 구축하며 최첨단 과학장비 도입을 통한 선진화된 연구환경 조성 힘을 보탤 계획입니다.

또 국외 가속기 관련 연구소들과의 공동연구도 본격적으로 시작할 것입니다.  

수리과학연구소도 연구분야를 계산수학, 수리모델, 수학원리 응용연구로 개편해 연구에 박차를 가할 예정입니다. 

연구단들 역시 물리, 생명과학, 화학, 수학 등 각 분야에 대한 연구에 속도를 낼 것입니다.

올해 우리는 ‘행복한 연구원’, ‘즐거운 연구’을 위해 선진화된 연구환경 조성에 더욱 힘을 쓸 것이며 이를 통해 대한민국의 발전과 인류공헌의 기틀을 다질 것입니다.

세계적인 연구를 위해 자율성과 연속성이 기초가 되듯 선진화된 연구환경 조성은, 여러분의 노력과 열정이 기초가 되며 이것 없이 선진화된 연구환경 조성은 불가능합니다.

그렇기 때문에, IBS가 초창기라는 점에서 더욱 더 여러분 한사람, 한사람의 노력과 열정이 중요하다고 생각합니다.

오랜시간 계속해서 떨어진 물방울이 바위를 뚫듯이 여러분이 흘린 땀방울이 IBS를 세계적인 연구기관으로 성장시킬 것입니다.

뱀은 허물을 벗으며 성장하기 때문에 ‘재생’과 ‘불사조’의 의미를 담고 있다고 합니다.

2013년 재생과 불사조의 기운이 여러분과 함께 하시길 기원하겠습니다.

다시 한번 여러분의 헌신과 열정에 감사하단 말을 드리며 신년사를 갈음하겠습니다.

<나로호 발사 연기 관련 브리핑 1문 1답>
-2012년 11월 29일 / 전남 고흥 나로우주센터-

답변자 : 김승조 한국항공우주연구원장

-나로호를 조립동으로 옮겨서 한다면 발사 예비일 내에는 어렵지 않나?
“일단 주입된 추진제를 다 빼내고 내려보내야(조립동으로) 내려보내야 하는 상황이다. 뜯어 보고 문제가 되는 게 어느정도인지 확인해야 한다. 러시아와 재발사 문제는 아직 본격 상의하지 않았다.”

-그동안 리허설을 여러번 하지 않았나?
“오늘도 리허설을 2번 했는데 문제가 없었다. 조광래 나로호 발사추진단장이 답변할 것이다.” 

 

답변자 : 조광래 나로호 발사추진단장
 

“고체 로켓의 노즐을 제어하기 위해 유압이 필요한데 그 펌프를 제어하는 제어기가 고장난 것으로 추정된다. 그 이전에도 여러차례, 지난 26일 문제 이후에도 실험을 했었고, 어제 최종 리허설 때도 1회, 오늘 최종 카운트다운 전에도 2회 시험을 했는데 문제가 없었다. 모든 것이 문제가 없는 상황에서 갑작스럽게 전류가 급격히 소모되는 현상이 나타났다.”

-앞으로 점검 절차는?
“일단 발사체에는 액체 산소와 케로신이 투입된 상태여서 이를 빼내는 작업이 진행 중이다. 액체 산소는 온도가 매우 낳기 때문에(영하 183℃), 발사체까지 온도가 떨어져 있다. 그래서 이를 빼내면 다음 작업은 발사체를 어느정도 가열해야 한다. 그리고 상단과 1단이 체결되어 있는 상태여서 이를 해체해야 한다. 바로 해제가 불가능하고 조립동으로 옮겨야 한다. 해체하는 시간은 4시간 걸린다. 내일 발사체를 조립동을 가져가면 실질적으로 모래부터 점검이 가능할 것으로 본다.”

-문제가 발생한 추력제어기는 국산품인가? 교체부품은 있는가?
“상단 관련 부품은 모두 국산이다. 예비품은 기본적으로 10세트 가지고 있다. 지금 예비부품은 충분이 있다.”

-하루 이상 기립 상태로 있었는데 이를 다시 눕히면 기계적 결함은?
“조립된 상태에서 발사체에 얼마나 하중이 걸리는지 체크하고 있다. 발사체에 응력센서가 있기 때문에 수평상태 수직상태 등 순간마다 변화가 없음을 확인하고 있다. 발사체는 고속으로 공기 속을 비행하기 때문에 엄청난 동력 하중을 받게 된다. 지상 보관 때는 이의 10% 하중만 받는다. 그래서 문제는 없다.”

-상단부는 1차 발사 때 만든 부분이어서 시일이 상당히 오래됐다. 사용연한이 올해 말까지가 아닌가?
“지금 단정적으로 말하기는 어렵다. 우리가 만든 상단은 약 5년이 경과된 제품이다. 혹시 제작 시간이 오래 경과되어 의문을 가질 수 있다. 그러나 우리는 3개월마다 발사체 건강체크를 했고, 이상이 없음을 확인했다. 지구 저궤도 위성의 경우 수명이 3~5년, 정지궤도 위성은 10년 이상이다. 우리도 그에 준한 부품을 사용했기 때문에 5년으로 문제가 생기지 않을 거으로 판단한다. 그동안 몇차례 검증시험이 있었다.”

-이번 결함이 기계적 문제인가, 소프트웨어 문제인가?
“지금 나타난 현상은 갑자기 전류를 많이 소모하는 것이기 때문에 전자 소자 문제로 추측된다.”

-에전에도 소프트웨어가 잘못 인식하는 문제가 있었다. 그리고 과전류 수준은 어느정도인가?
“상단부에는 10여 개의 전자 박스가 있다. 각각의 전자박스가 소모하는 전류를 다 알고, 실시간 모니터링 하고 있다. 오전 점검할 때 정상 전류 소모를 확인했고, 오후에도 했다. 그런데 발사 16분 남기고 갑자기 전류를 많이 소모하는 것으로 나타났다. 몇 백 미리암페어 수준이다. 전류를 많이 먹는 것은 일반적으로 쇼트가 난 경우인데, 박스를 분해해서 어느 부분인지 확인해야 한다. TVC가 작동하지 않으면 발사는 실패하게 된다.”

-계절에 따른 발사 윈도우는?
“발사 윈도우는 겨울철에 줄어드는 경향이 있다.”

-분리 수리만 가능한가?
“1단과 상단이 결합되어 있기 때문에 박스를 교체하려면 분리를 해야 한다. 분리를 했다가 체결하면 다시 처음부터 절차를 진행해야 한다. 이상 부위는 킥모터 위쪽이다.”

-점검은 러시아와 하는가?
“우리나라 단독 작업으로 한다.”

-액체산소를 넣다 빼는 과정에서 발사체에 영향은?
“발사체에서 나온 엑체산소는 버린다. 발사체가 받는 영향은 없다. 5회까지는 주입과 배출이 가능하다.”

답변자 : 이주호 교육과학기술수 장관

-다음 발사 일정은?
“발사 시기와 관련해 무엇보다 중요한 것은 반드시 성공해햐 하는 것이다. 가능성을 최대한 높일 수 있는 시기를 잡는 것이 중요하다. 러시아와의 협의도 필요하다. 이를 종합 고려해 발사 시기를 정할 것이다.”

-내년 발사 예정이라면?
“나로호는 우리나라 우주 개발의 중요한 프로젝트이며 발사 일정은 과학기술에 근거해서 결정하는 것이 맞다고 생각한다. 성공 가능성에 가장 초점을 두고 일정을 잡겠다.”

29일 오후 4시 예정된 나로호 3차 발사를 15분 앞둔 오후 3시 45분 발사 카운트다운이 중단됐습니다.

이유는 상단부 추력제어기에서 이상 신호가 발생했기 때문입니다.

이날 한·러 기술진은 오후 3시 5분 연료와 산화제 충전을 마치고, 이어 3시 30분에는 기립장치 철수까지 완료해 최종 카운트다운을 남겨둔 상황이었습다.

교육과학기술부는 문제를 해결한 뒤 카운트다운을 다시 시작한다는 입장 외에는 아직 원인을 발표하지 않고 있는 상태입니다.

세번째 도전에 나서는 나로호 3차 발사 시간이 29일 오후 4시로 확정됐습니다.

교육과학기술부와 항공우주연구원은 29일 오후 1시 30분 전남 고흥 나로우주센터에서 공식 브리핑을 통해 나로호 발사 시간을 공개했습니다.

교과부는 앞서 오전 11시 발사관리위원회를 열고 기술적 준비가 문제 없이 끝났고, 기상 상황도 발사에 지장 없을 것으로 판단한 바 있습니다.

또 28일 한·러 비행시험위원회(FTC)는 이날 실시된 발사 리허설 분석 결과 특이사항이 없어 나로호 발사가 기술적으로 가능함을 확인했습니다.

이제 남은 절차 중 가장 중요한 것은 나로호 1단에 추진제를 주입하는 작업입니다.

발사가 확정되면 나로호에는 헬륨을 비롯해 케로신, 엑체산소 순으로 연료가 주입됩니다.

특히 발사 2시간 전 영하 183℃의 극저온 엑체산소를 공급하기 위해서는 연료관과 연료탱크를 미리 냉각시켜야 합니다.

이 작업이 끝나면 발사 15분 전부터 자동 카운트다운에 돌입하게 됩니다.

아침까지 짙은 구름이 끼면서 우려가 되었던 기상 상황은 크게 호전되고 있습니다.

29일 오후 1시 30분 현재 전남 고흥 나로우주센터 기상은 오전 내내 두터웠던 구름이 걷히는 중이며, 오후 4시에는 기온 5℃, 풍속은 초속 5m로 예상되고 있습니다.

지난달 나로호 3차 발사 중단의 원인이 발사체로 연료를 공급하는 어댑터 블록의 결함 때문으로 밝혀졌습니다.

어댑터 블록은 러시아가 제작해 들여온 것으로, 나로호 1단 엔진과 발사대를 연결해 연료 및 헬륨을 공급하는 배관역할을 수행합니다.

최초 원인으로 지목됐던 헬륨 공급 장치의 실 파손은 이 어댑터 블록의 결함에 의한 것으로 최종 확인됐습니다.

교육과학기술부는 나로호 발사체 하부와 발사대 사이에 위치한 어댑터 블록 중앙 체결부의 문제로 연료 공급라인 결합부에 틈이 발생, 실이 파손된 것으로 공식 밝표했습니다.

교과부와 한국항공우주연구원은 파손된 실을 새로 교체하고 기밀시험에서, 220bar의 압력으로 헬륨가스 공급한 후 약 3시간이 지난 시점에 어댑터 블록이 분리되는 현상을 발견했습니다
.
이 같은 결과는 3차 발사 중지 직후인 지난달 27일 시행한 1차 기밀시험에서 헬륨가스를 2시간 동안만 가압했기 때문에 나타나지 않았던 현상입니다.

이에 한-러 기술진은 어댑터 블록의 중앙체결부를 기존 지상검증용기체(GTV) 부품으로 교체해 6시간 동안 추가 기밀실험을 수행, 어댑터 블록 분리나 헬륨가스 누설 등 이상현상이 일어나지 않음을 확인했습니다.

원인은 연료 공급 어텝터를 연결하는 암나사와 숫나사의 오차가 커지면서 틈이 발생한 것으로 추정되고 있습니다.

그러나 이에 대한 원인은 한-러 협정 상 러시아 측이 원인을 밝히지 않으면 우리나라는 알 수 없는 상황입니다.

실제  러시아 측은 문제가 된 나사의 오차 발생 원인에 대해 별다른 해명을 하지 않고 있어, 불평등한 한-러 협정이 불씨로 남을 전망이다.

일단 어댑터 블록 교체품의 국내 이송 시간과 발사 준비 절차 등을 감안할 때 빨라야 다음 주 중반 이후 재발사가 추진 될 것으로 보입니다.

한편 교과부는 나로호 1단 전체 상태에 대한 점검 결과 어댑터 블록을 제외한 다른 부분에는 아무런 이상이 없는 것을 확인했습니다.

이번 재발사 예정일은 오는 9일부터 24일까지입니다.

<취임사>한국생명공학연구원 제11대 원장 취임식 취임사

존경하는 김건 이사장님, 표준연구원 강대임 원장님, 천문연구원 박필호 원장님, 내외 귀빈여러분, 한국생명공학연구원 가족 여러분,

바쁘신 가운데도 한국생명공학연구원의 새 출발에 격려와 축하를 해 주시기 위해 참석하신 여러분에게 감사드리며,
또한 여러분의 기대에 반드시 부단한 노력으로 보응할 것을 오늘 원장 취임식에서 약속드립니다.

저는 우리 연구원이 설립된 1985년부터 현재까지 30여년을 끊임없는 노력으로 오늘날 연구원이 있게 한 동료 여러분들의 땀과 노력을 기억합니다.

또한, 20여명의 조직에서 오늘날 1,500여명의 국내 바이오 전문 연구원으로 성장할 수 있게 해주신 전임 원장님들과 선배님들, 연구원, 행정원, 모든 분들께도 감사드리고,

특히, 어려운 대외 여건에서 연구원 발전에 노력하다가 타계하신 故 정혁 전 원장님에게도 감사드립니다.

존경하는 연구원 가족 여러분.

21세기, 인간유전체 해독으로 시작된  뉴바이오테크놀로지시대는 2020년을 전후로 Bioeconomy시대로의 진입이 전망되고 있으며,

또한, 맞춤형 의료와 바이오 에너지 화학을 근간으로 하는 융·복합연구는 인류가 심각하게 직면하고 있는 건강, 식량, 환경, 에너지 문제를 해결할 수 있는 실마리를 제공할 것 입니다. 

이에 따라 바이오 분야의 대표 출연연구원인 우리에게/ 국가와 국민이 거는 기대는,
우리의 희망인 동시에 반드시 풀어야 할 숙제입니다.
하지만 현재의 우리는 이러한 시대적 요구사항에 과연 얼마나 부응하는가? 라는 질문에,
한마디로 기회이기보다는 심각한 위기사항이라 말씀드릴 수 있으며 원장으로서의 막중한 책임감을 느낍니다.

사랑하는 연구원 동료여러분.

저는 연구원 직원 여러분의 힘을 합쳐서 위기를 기회로 만드는 지혜로 우리연구원이 "바이오 경제를 주도하는 창조적 바이오 글로벌 연구원"으로 발전하는 데 최선을 다하고자 하며, 연구원 모두의 적극적인 동참을 원합니다.

나아가서 국가와 국민을 위하는 연구원으로 발전하기위해서, 앞으로 기관경영을 위한 기본방향을 다음과 같이 연구원 여러분과 공유하고자 합니다.

첫 번째로, 믿을 수 있는 강한 연구원이 되는 것입니다.
  국내외 변화를 적극 수용하여 연구역량을 재조정하여 연구원의 위상을 높여서 자신있고 강한 연구원을 만들겠습니다.

둘째, 즐기면서 일하는 연구원을 만듭시다.
  연구원, 행정원의 동기부여를 유발하여 스스로 즐기면서 일하는 연구 풍토를 조성하여 생산성을 높이도록 노력합시다.

셋째, 미래에 도전하는 융·복합 연구원을 만듭시다.
  원천 기반 분야의 기술을 보강하고, 여기에 미래에 가장 유망한 융·복합기술을 과감히 도입하여 선택과 집중으로 미래를 만드는 연구원으로 발전합시다.

마지막으로, 소통하고 Networking하는 연구원을 만듭시다.
  소통으로 연구원을 안정화시키고 조직과 개인 발전방향의 일체감을 조성합시다. 우리의 단합된 주인의식을 근거로서, 국내외 우수 연구팀과 연계하여 단시간내에 글로벌 우수연구팀을 만듭시다.     

이상과 같은 우리의 노력이 결실을 거둔다면 우리는 국가를 위해서는 대형 원천기반기술을 주도하는 연구원, 국민을 위해서는 바이오산업 경제를 주도하는 연구원, 그리고 직원 여러분들께는 미래가 보장된 안정된 연구원으로 도약할 수 있다고 약속할 수 있습니다.

자! 이제, 우리 모두 지난 우리의 허물과 과오를 과감히 벗어 버리고 희망찬 미래로 전진합시다!!!

이 자리에 참석하시어 격려와 축하를 해주신 내빈여러분, 연구원 가족여러분, 다시 한번 여러분의 기대에 부응하는 원장이 될 것으로  약속드리며 취임의 인사를 마치고저 합니다.

감사합니다.

                               2012년 10월 31일
 한국생명공학연구원장 오 태 광

 

무반사구조(antireflective structures)는 빛의 효율을 향상시키기 위한 대표적인 방법입니다.

그러나 이 구조는 평판에만 국한되기 때문에 LED 렌즈와 같은 곡면에 적용하기에는 많은 어려움이 있었습니다.

KAIST 바이오및뇌공학과 정기훈 교수팀은  3차원 미세몰딩 공정으로 이를 극복하고 스스로 빛을 내는 반딧불이를 모방한 생체모사(자연모사) 공학을 이용해 고효율 LED 원천기술을 개발했습니다.

일반 렌즈(좌)와 고효율 LED 렌즈(우) 사진. 연구팀은 3차원 미세몰딩 기술을 이용해 고효율 LED 렌즈를 제작.

(A) 고효율 LED 렌즈의 제작 과정. (step Ⅰ) 나노입자와 식각공정을 이용하여 나노구조 형성. (step Ⅱ) PDMS 막에 나노구조 전사. (step Ⅲ) PDMS 막에 음압을 가하여 곡률 형성. (step Ⅳ) 자외선 경화 고분자를 부은 후 경화. (step Ⅴ) 완성된 고효율 LED 렌즈. (B) 고효율 LED 렌즈의 전자현미경 사진. (C) 곡면 위에 잘 정렬되어 형성되어 있는 나노구조.

이는 반딧불이 발광기관 외피에 있는 생물 발광기관 나노구조를 세계 최초로 모사한 기술이라는 점에서 의의가 큽니다.

연구팀은 기존에 렌즈의 반사를 방지하기 위해 값비싼 반사방지 코팅을 추가로 처리하던 기술과 달리, 렌즈 제작 시 생체모사 나노구조를 주형에서 한 번에 만들어 보다 저렴하게 LED를 제작할 수 있게 했습니다.

또 무반사효과(antireflection)를 위해 모방한 나노구조를 최적화해서 발광효율을 기존 반사방지 코팅에 상응한 수준으로 만들었습니다

이는 앞으로 스마트폰, TV, 자동차, 의료기기, 실내외 조명 등에 널리 적용될 전망입니다.

(A) 반딧불이 사진. (B) 반디불이의 전자현미경 사진 (N)은 비발광기관, (L)은 발광기관. (C) 비발광기관의 미세패턴, 무작위한 패턴을 형성. (D) 발광기관의 나노구조, 잘 정렬된 나노구조를 형성. (E, F) 반딧불이의 발광기관과 고효율 LED 패키징이 대응되는 구조를 형성하고 있음. 본 연구팀은 반딧불이 발광기관 외피층에 형성된 나노구조층을 LED 렌즈 위에 형성시켜 발광효율을 증가시킴. (E) 반딧불이 발광기관의 모식도. 나노구조의 크기는 약 주기가 250 nm, 너비가 150 nm, 높이가 110 nm 정도임. (F) 고효율 LED 패키징의 모식도.

연구팀은 실리콘 산화막 위에 나노입자를 단일 층으로 형성하고 식각공정을 통해 나노구조를 형성했습니다.

이어 나노구조를 PDMS(polydimethylsiloxane) 막에 전사시키고, 이 막에 음압을 가해 곡률을 형성한 다음, 자외선경화 고분자를 부어 굳혀 반딧불이와 유사한 구조의 렌즈를 만들어 내는 데 성공했습니다.

이번 기술은 세계 최초로 무반사구조가 형성된 반구형 고효율 LED 렌즈를 개발한 것으로, 이 렌즈는 기존에 사용되는 무반사코팅(antireflection coating)과 같은 효과를 보이고 있습니다.

앞으로 생체모사 기술을 활용한 고효율 LED 렌즈 기술을 통해 기존의 값비싼 무반사코팅을 대신해 저렴하면서도 효율을 극대화할 수 있을 전망입니다.

이번 연구는 정기훈 교수와 제1저자인 김재준 박사과정생이 주도했고, 연구 결과는 미국 국립과학원회보지(PNAS) 10월 29일자 온라인 판에 게재됐습니다.

정기훈 교수

김재준 박사과정생

신임 한국생명공학연구원장에 오태광 책임연구원이 선임됐습니다.

신임 오 원장은 1978년 서울대학교 식품공학과를 졸업하고, 동 대학에서 미생물효소학으로 1982년 석사, 1986년 박사 과정을 마쳤습니다.

1982년 KIST(한국과학기술연구원)를 거쳐 생명연으로 자리를 옮겨 현재까지 재직 중입니다.

신임 오 원장은 2002년부터 2012년 9월까지 교육과학기술부 21세기 프론티어 미생물유전체활용기술개발사업단장을 역임했고, 2003년 영년직 연구원으로 선정되었습니다.

연구실적은 SCI 논문 315편, 국내외 특허 73건 등록, 기술이전 57건(사업단 47건, 개인 10건) 등입니다.

또 내년부터는 미생물 관련 5개 학회 연합회장 겸 한국미생물학회장으로 활동할 예정입니다.

신임 오 원장은 10월 31일 기초기술연구회 이사장으로부터 임명장을 수여받으며, 임기는 2015년 10월 30일까지 3년간 입니다.

그런데 노화를 억제하면서 건강하게 오래살 수 있도록 돕는 새로운 물질이 발견됨에 따라, 불로장생을 향한 인류의 꿈에 한걸음 다가서게 되었습니다.

사람이 건강하게 오래 살 수 있는 효과적인 방법은 식사량을 줄이거나 달리기와 같은 유산소운동을 하는 것입니다.

■ KAIST 김대수 교수팀은 우선 소식이나 유산소운동이 보조효소(NAD+)를 증가시켜 세포의 노화를 억제한다는 점에 착안했습니다.

NAD+(니코틴아미드 디욱시뉴클레오타이드)라는 보조효소가 세포 내에서 증가하면 노화방지 효과가 있는 것으로 알려지고 있습니다.

연구팀은 천연화합물인 '베타-라파촌'으로 효소(NQO1)를 활성화시키면, 적게 먹거나 별도의 운동을 하지 않아도 NAD+의 양이 증가됨을 규명했습니다.

베타-라파촌(beta-lapachon)은 라파초 나무나 단삼 등에 고농도로 함유된 천연화합물입니다.

또한 이미 노화가 진행된 생쥐들에게 베타-라파촌을 사료에 섞여 먹인 결과, 3개월이 경과되면 운동기능과 뇌기능이 모두 향상되어 건강하게 오래살 수 있음을 확인했습니다.

실제로 베타-라파촌을 투여한 생쥐 그룹이 소식을 하지 않았는데도 생존율이 증가한 것을 보여주는 생존 곡선.

베타-라파촌은 동서양에서 오랜 기간 사용해 온 약초의 주성분으로 만들어져, 머지않아 쉽게 상용화할 수 있는 것이 특징입니다.

이번에 연구팀이 찾아낸 새로운 물질은 소식이나 운동으로 나타나는 효과를 그대로 모방하여 밝혀낸 것으로서, 향후 암, 치매 및 파킨슨병과 같은 노인성 질환을 예방하고 치료하는데 크게 기여할 전망입니다.

이번 연구는 KAIST 김대수 교수팀과 충남대 의과대학와 공동연구로 진행됐고, 연구결과는 생물학 분야의 권위 있는 학술지인 '플로스 원(PLoS One)' 최신호(10월 11일자)에 게재되었습니다.
(논문명: Beta-lapachone, a modulator of NAD metabolism, prevents health declines in aged mice)

NQO1 효소를 베타라파촌으로 조절하여 노화 시 증가하는 NADH 를 NAD+ 로 변형시켜 건강수명을 증가시킨다.

 용   어   설   명

NQO1
체내에 유입된 퀴논계 화합물을 환원시키는 효소로서 노화과정에서 증가된 NADH 를 NAD+ 로 전환시키는 기능을 함.

NAD+
니코틴아마이드 디옥시뉴클레오타이드 로서 이것이 세포내에 증가하면 노화방지 효과가 있다고 알려져 있음.

베타라파촌 (beta-lapachon)
라파초 나무, 단삼 등 식물에 고농도로 함유된 천연 화합물로 NAO1 효소가 NADH를 NAD+ 로 전환시키는 반응을 촉진한다. 단삼은 동의보감에는 노쇠한 말을 다시 일으킨다고 알려져 있으나 노화억제 물질이 베타라파촌이라는 사실이 이번 연구로 밝혀지게 되었다.

<김대수 교수> 1. 인적사항   ○ 소 속 : KAIST 생명과학과 부교수            2. 학력   ○ 1989-1993 : 서강대학교 학사  (생물학)   ○ 1993-1998 : 포항공과대학교(POSTECH) 박사                             (유전학 및 신경생물학)   3. 경력사항 ○ 1998 ~ 1999 : 미국 SUNY health science center, New York, 박사후 연구원 ○ 1999 ~ 2001 : 포항공과대학교, 박사후 연구원 ○ 2001 ~ 2004 : KIST, 선임연구원 ○ 2004 ~ 2011 : KAIST 생명과학과, 조교수 ○ 2011 ~ 2012 : 미국 Rockefeller University, 방문교수 ○ 2012 ~ 현재 : KAIST 생명과학과, 부교수 4. 주요연구업적 1. Won, H., Lee, H-R., Gee, HY., Mah, W., Kim, J-I., Lee, J.m, Ha, S., Chung, C., Jung, ES., Cho, YS., Park, S-G., Lee, J-S., Lee, K., Kim D., Bae, YC., Kaang, B-K., Lee, MG., Kim E. (2012). Autistic-like social behaviour in Shank2-mutant mice improved by restoring NMDA receptor function. Nature 486(7402):261-5. 2. Kim, J., Woo, J., Park, YG., Chae, S., Jo, S., Choi, JW., Jun, HY., Yeom, YI., Park, SH., Kim, KH., Shin, HS., Kim, D. (2011). Thalamic T-Type Ca2+ Channels Mediate Frontal Lobe Dysfunctions Caused by a Hypoxia-Like Damage in the Prefrontal Cortex.  Journal of Neuroscience. 16;31(11):4063-4073. 3. Won, H., Mah, W., Kim, E., Kim, JW., Hahm, EK., Kim, MH., Cho, S., Kim, J., Jang, H., Cho, SC., Kim, BN., Shin, MS., Seo, J., Jeong, J., Choi, SY., Kim, D., Kang, C., Kim, E. (2011). GIT1 is associated with attention deficit/hyperactivity disorder (ADHD) and ADHD-like behaviors in mice." Nature medicine. 17, 566?572. 4. Park, YG., Park, HY., Lee, CJ., Choi, S., Jo, S., Choi, H., Kim, YH., Shin, HS., Llinas, RR., Kim, D. (2010). CaV3.1 is a tremor rhythm pacemaker in the inferior olive. Proc Natl Acad Sci USA, 8;107(23):10731-6.

LIN28 단백질은 줄기세포 치료의 핵심 기술인 유도만능줄기세포(iPS Cell) 생산에 사용되는 것으로 잘 알려져 있습니다.

유도만능줄기세포는 배아줄기세포와 비슷한 수준의 분화능력을 지니고 있으면서도 수정란이나 난자를 사용하지 않아 윤리문제에서 비교적 자유로워 '꿈의 기술'로도 불립니다.

또 LIN28에 이상이 생기면 당 대사와 사춘기 시기 조절 및 간암과 난소암 등에도 영향을 미치게 됩니다.

때문에 LIN28이 다른 유전자의 발현을 조절하는 원리를 완벽하게 알아낸다면, 줄기세포의 이해와 관련 질병 연구, 치료에 새로운 돌파구를 마련하는 셈입니다.

국내 연구진이 줄기세포에서 에너지를 분배하고 세포 간의 의사소통의 양과 속도를 조절하는 원리를 처음으로 규명했습니다.

이는 마이크로RNA를 조절하여 줄기세포의 성질을 간접적으로 유지하는 것으로 알려진 단백질(LIN28)의 기존 기능과는 전혀 다른 새로운 기능을 규명한 성과입니다.

■ 서울대 김빛내리 교수팀은 기존에 알려진 LIN28이 마이크로 RNA를 조절하여 줄기세포의 성질을 간접적으로 유지하는 기능 이외에도 추가적인 기능에 대한 단서를 확인했습니다.

연구팀은 살아있는 줄기세포에 강한 자외선을 쬐어서 단백질과 RNA를 엉겨 붙게 한 다음, 이 RNA에 담긴 정보를 차세대서열분석기로 분석, 총 58기가베이스를 읽어 LIN28이 붙어 조절하는 RNA 전체를 일괄적으로 조사했습니다.

58기가베이스는 A4용지에 인쇄해서 쌓으면 2028m로, 이는 한라산보다도 높은 막대한 분량입니다.

이 같은 방법은 클립시크(CLIP-seq)라고 부르는데, RNA를 조절하는 단백질에 대한 대단위 연구에서 각광받고 있는 기술로, 세계적으로 10여 개 연구실에서만 성공한 신기술입니다.

이 기술은 전통적인 RNA결합 단백질 연구에 비해 세포에 있는 모든 LIN28 단백질 주변의 RNA를 한꺼번에 사진을 찍듯 볼 수 있어 상호작용 전체 지도를 그릴 수 있습니다.

이 실험에서 김 교수팀은 LIN28이 조면소포체에서 일어나는 단백질 생산 전체를 조절한다는 실마리를 얻었습니다.

이후 세포 전체 단백질의 생산 속도를 관찰할 수 있는 리보솜 흔적 조사법을 활용해 LIN28이 실제로 조면소포체에서 생산하는 단백질 모두를 억제한다는 사실을 밝혀냈습니다.

리보솜 흔적 조사법(ribosome footprinting)은 세포 내 전체 mRNA(전령RNA)에 결합된 리보솜의 위치를 분석하여 단백질의 합성속도를 추측하는 방법입니다.

조면소포체는 세포 안에서 막으로 싸인 소기관으로, 사람의 단백질 3만 5000종 중 약 7000종이 여기서 생산됩니다.

이렇게 생산된 단백질들은 △세포와 세포의 연결 △각종 물질의 분비와 수송 △세포 사이의 신호 전달 △면역 반응 등에서 핵심적인 역할을 합니다.

자외선을 이용한 RNA결합 단백질 연구 (CLIP-seq 기술)

연구팀은 LIN28이 조면소포체 단백질의 생산을 줄여, 이 에너지를 세포의 양적 성장에 집중시키고, 세포 간의 의사소통도 줄여서 성체 세포로 발달하는 시기를 충분히 늦추는 역할을 할 수 있을 것으로 보고 있습니다.

또 연구팀은 암세포 전이에서 중요한 역할을 하는 단백질의 상당수가 조면소포체에서 생산되므로, LIN28이 조면소포체 전체 단백질을 조절하여 암 전이에도 일조할 수 있을 것으로 예측하고 있습니다.

이는 줄기세포의 정상적인 발달과 당(糖) 대사 및 사춘기 시기 조절 등에 관여하는 LIN28 단백질의 알려지지 않은 직접적인 조절 원리를 밝혀냄으로써, 향후 줄기세포의 유도와 관련 질병의 치료 기술 개발에 새로운 실마리를 제공하는 것입니다.

또한 간암, 난소암 등 여러 종류의 암 발생과 전이에서도 자주 발견되는 LIN28 단백질의 이상 조절에 대처할 수 있는 새로운 치료법 개발에도 가능성을 열고 있습니다.

이번 연구는 서울대 김빛내리 교수 주도로 조준, 장혜식 박사과정생이 공동 제1저자로 참여했고,  연구결과는 세계 최고 권위의 생명과학 전문지인 'Cell'지 온라인 속보(10월 25일자)에 발표되었습니다.
(논문명: LIN28A is a Suppressor of ER-associated translation in embryonic stem cells) 

<연 구 개 요> LIN28A is a suppressor of ER-associated translation in embryonic stem cells Jun Cho, Hyeshik Chang, S. Chul Kwon, Baekgyu Kim, Yoosik Kim, Junho Choe, Minju Ha, Yoon Ki Kim, and Narry Kim (Cell, Vol 151, Issue 4)  LIN28은 발생 과정, 당 대사와 발암 과정에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 분자기작 수준에서 LIN28은 let-7 마이크로RNA의 신생성을 억제하고, 특정 mRNA 몇 종류의 번역을 증진하는 기능이 밝혀졌다. 이 연구에서는 LIN28의 두 paralog 중 하나인 LIN28A가 생쥐 배아 줄기세포에서 어떤 RNA를 대상으로 작용하는지 알기 위해 CLIP-seq (crosslinking immunoprecipitation-sequencing)과 리보솜 흔적 조사법 (ribosome footprinting)을 수행했다. 우리는 이 연구에서 let-7의 전구체뿐만 아니라 온전히 절단된 mRNA에도 대량으로 붙는 것을 발견했다. LIN28A는 AAGNNG, AAGNG와 비교적 적은 빈도로 UGUG를 인식하는 것으로 밝혀졌는데, 이 모티프 서열은 주로 작은 머리핀 구조의 끝 루프에 위치하였다. 또한, LIN28A이 특징적으로 조면소포체에서 번역되는 단백질에 많이 결합하여 번역을 저해하는 현상이 관찰되었는데, 여러 조사 결과 LIN28A가 예상 밖으로 조면소포체 주변에 다량 분포하고 있고, 신호인식물질(SRP)에 의해 조면소포체로 이동하여 번역되는 단백질이 아니면 LIN28A에 의해 인식되지 않는다는 사실이 밝혀졌다. 우리의 연구 결과, LIN28A는 조면소포체에서의 번역에 특이적인 번역 조절을 하고 있으며, 배아 줄기세포에서 단백질 배출 경로를 전체적인 수준에서 조절하는 의외의 기능을 갖고 있다는 사실이 제시되었다.

 용   어   설   명

LIN28 단백질
미국 톰슨(Thomson)팀에서 성체 세포에서 줄기세포를 유도할 때 사용한 4가지 유전자 중의 하나에서 만들어지는 단백질로, 줄기세포의 특성 유지에 중요한 것으로 알려져 있다. 2009년과 2010년에 김빛내리 교수 연구팀에서 LIN28가 마이크로RNA를 조절하여 세포 발달 단계를 조절한다는 것을 밝혀냈으며, 줄기세포와 발달 초기 세포들과 아주 소수의 성체 세포에 존재한다. 한편, 암으로 발달된 세포에서 과발현되는 경우가 흔해서, 암세포가 되는 과정에서 암세포의 성장을 유도하는 요인 중 하나로 받아들여지고 있다.   

마이크로RNA (microRNA 혹은 miRNA)
마이크로RNA는 21~23 뉴클레오티드 정도 길이의 아주 작은 단일가닥 RNA이다. DNA에서 RNA로 전사된 이후 여러 단계의 프로세싱 과정을 거쳐 완성되며, 단백질로 번역되지 않고 RNA상태로 세포 내에 존재한다. 마이크로RNA는 주로 다른 유전자들의 발현을 조절하는 기능을 하는데, 자신의 염기 서열과 상보적인 메신저RNA(mRNA)에 결합하여 그 메신저RNA가 단백질로 만들어지는 과정을 억제한다. 인간에는 수백종류 이상의 마이크로RNA가 존재하며 각각이 발생, 성장, 노화, 사멸 등의 생명 현상에 관여한다. 

차세대서열분석기 (Next Generation Sequencer)
DNA 서열을 대량으로 분석할 수 있도록 개발된 분석기계. RNA도 분석할 수 있어서, 기존에 불가능했던 대단위 RNA 연구에서 최근 필수적으로 사용되고 있다.

기가베이스 (gigabase)
서열분석기에서 해독한 염기서열(4가지 알파벳으로 이루어진 문장)의 양을 나타내는 단위. 1기가베이스는 10억 글자에 해당하며, 대략 책 5천 권 정도의 정보에 해당한다. 인간 유전체 전체 길이는 3.13 기가베이스 정도다.  

조면소포체 (rough endoplasmic reticulum)
단백질 중 세포막이나 세포 밖, 세포소기관의 막, 핵막 등에 수송될 단백질들을 합성하는 세포내 소기관. 전체 단백질 중 대략 15~20% 정도가 조면소포체에서 합성되어 수송된다. 특히, 막 단백질과 세포 밖으로 수송되는 단백질을 합성하기 때문에, 세포 간 신호전달과 외부 환경 인식, 면역 반응에서 매우 중요한 역할을 담당한다.

리보솜 흔적 조사법 (ribosome footprinting)
세포내 전체 mRNA(전령RNA)에 결합된 리보솜 위치를 분석해서 모든 단백질의 합성 속도를 추측할 수 있는 방법으로, 차세대서열분석기를 활용한 최신 기법이다.

Cell지
생물학 전 분야에서 최고 권위를 인정받는 저널로 피인용지수(Impact Factor)는 32.403로 Science지(31.201)보다 높은 편이다.

<김빛내리 교수> 1. 인적사항  ○ 소 속 : 서울대학교 생명과학부 2. 학력  ○ 1988 - 1992    서울대학교 학사  ○ 1992 - 1994    서울대학교 석사  ○ 1994 - 1998    英 Oxford University 박사   3. 경력사항  ○ 1999 - 2001  美 University of Pennsylvania Postdoctoral Fellow  ○ 2001 - 2004 서울대학교 연구조교수  ○ 2004 - 2008   서울대학교 생명과학부 조교수  ○ 2008 - 현재     서울대학교 생명과학부 부교수  ○ 2007 - 2011  교과부?연구재단 지정 창의연구단장 (MicroRNA 연구단)  ○ 2010 - 2012 교과부?연구재단 지정 국가과학자  ○ 2012-  현재     기초과학연구원 (IBS) RNA 연구단 단장   4. 전문 분야 정보  ○ 호암상 (2009)  ○ L'Oreal-UNESCO 세계여성생명과학자상 (2008)  ○ 올해의 여성과학자상 (2007)  ○ 젊은과학자상 (2007)

<조준 박사과정생>  1. 인적사항  ○ 소속: 서울대학교 생명과학부   2. 학력  ○ 2003. 03 - 2007. 02 서울대학교 생명과학부 학사 졸업  ○ 2008. 09 - 현재 서울대학교 생명과학부 박사과정 재학 (수료)

<장혜식 박사과정생>                                           1. 인적사항  ○ 소속 : 서울대학교 생명과학부                 2. 학력  ○ 1998. 03 - 2007. 02 연세대학교 기계전자공학부 졸업 (정보산업공학전공)  ○ 2007. 03 - 2009. 02 KAIST 바이오및뇌공학과 석사과정 졸업  ○ 2009. 09 - 현재  서울대학교 생명과학부 박사과정 재학 3. 경력사항  ○ 2001 - 2005  리눅스코리아(주) 솔루션개발팀 사원  ○ 2001 - 2010 공개운영체제 FreeBSD 개발팀  ○ 2002 - 현재   공개프로그래밍언어 Python (파이썬) 개발팀  ○ 2004 - 현재   Python Software Foundation 지명회원   4. 전문 분야 정보  ○ 소프트웨어산업발전유공자 정보통신부장관상 (2008)