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KAIST 정희태 석좌교수가 교육과학기술부 주관 '이달의 과학기술자상' 7월 수상자로 선정됐습니다.


정 교수는 그래핀 결정면을 간편하면서도 더 넓게 관찰할 수 있는 새로운 기술을 개발해 양질의 그래핀 제조를 가능하게 한 공로를 인정받았습니다.


정 교수는 나노재료를 이용한 광전자소자 응용분야의 세계적인 석학으로, 그래핀과 나노패턴을 이용한 차세대 액정 디스플레이 등의 개발 연구를 지난 10여 년 간 수행하면서 최근 그래핀 단결정의 크기와 모양을 대면적에 걸쳐 쉽고 빠르게 시각화할 수 있는 기법을 개발했습니다.


정 교수의 연구는 그래핀을 이용한 투명전극, 플렉시블 디스플레이, 태양전지와 같은 전자소자 응용연구에 새로운 방향을 제시했다는 평가를 받고 있습니다.


이 성과는 2012년 1월 세계 최고 권위의 과학전문지 '네이처'의 자매지인 '네이처 나노테크놀러지(Nature Nanotechnology)'에 게재된 바 있습니다.


그래핀은 현존 물질 중 가장 우수한 전기적 특성이 있으면서 투명하고 기계적으로도 안정적이며, 자유자재로 휘어지는 차세대 전자소재이지만, 제조공정을 통해 넓게 제작된 그래핀은 다결정성을 지녀 단결정일때보다 상당히 낮은 전기적,기계적 특성을 보입니다.


이것은 그래핀의 상업화에 최대의 걸림돌로, 그 특성이 결정면의 크기와 경계구조에 큰 영향을 받기 때문인 것으로 알려지고 있습니다.


따라서 우수한 특성을 갖는 그래핀을 제조하기 위해서는 먼저 결정면의 영역(도메인)과 경계를 쉽고 빠르게 관찰하는 것이 필수적입니다.


정 교수는 지난 10여 년 간 유기 나노재료 및 분자제어를 통해 광학적, 전기적 성질을 이용한 소자를 개발하여 과학인용색인(SCI) 등재 국제학술지에 120편의 논문을 게재하였고, 40여개의 국내외 특허를 출원했습니다.


현재까지 발표한 정 교수의 논문들은 Science, Nature Materials, Nature Nanotechnology, Nature Asia Materials, 등 나노소재 분야의 권위 있는 학술지에 게재되어 총 피인용 횟수가 2500여 회에 달합니다.


정 교수는 창의적 연구결과와 탁월한 학술활동을 바탕으로 과학기술발전과 인재양성에 크게 기여한 점을 인정받아 2011년 KAIST 석좌교수로 임명됐고, 최근에는 Macromolecular Research 나노분야에서 편집장으로 활동하고 있습니다.

 

<정희태 교수> 

▶소속 : KAIST 생명화학공학과

● 학    력

▶1983 ∼ 1987    학사, 연세대학교, 화학공학과
▶1987 ∼ 1989    석사, KAIST, 생명화학공학과
▶1994 ∼ 1998    박사, 미국 Case Western Reserve University, 고분자공학과

● 경    력

▶1989 ∼ 1994 삼성종합기술원, 선임연구원
▶1998 ∼ 2000 미국 캘리포니아대학, 박사 후 연구원
▶2000 ∼ 현재 KAIST 생명화학공학과, 정교수
▶2003 ∼ 2005 한국생명공학연구원, 초빙교수
▶2007 ∼ 현재 KAIST 화학과, 겸임교수
▶2007 ∼ 현재  KAIST 나노연구소, 겸임교수
▶2009 ∼ 2010 미국 국가표준연구소, 방문교수
▶2010 ∼ 현재 Macromolecular Research 부편집장
▶2011 ∼ 현재 KAIST, 석좌교수

● 주요업적 : 액정의 배향성질을 이용한 그래핀 영역(도메인)의 시각화
  ◇ 최근 가장 활발히 연구하고 있는 꿈의 신소재인 그래핀은 현존하는 물질 중 최고의 전자이동도를 가지고 있는데, 제조과정에서 생기는 그래핀의 면적과 그 경계면 때문에 실제로는 낮게 나온다
  ◇ 본 연구를 통해 그래핀의 결정면을 간편하고 대면적으로 관찰할 수 있는 신기술을 세계최초로 개발하였고, 이는 그래핀의 물성을 크게 향상하고 상업화를 위한 핵심기술을 개발했다고 볼 수 있다.

 

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사람의 중요한 유전자들이나 질병과 관련된 신호전달 체계가 대부분 초파리에도 그대로 보존되어 있기 때문에 초파리를 이용한 연구결과는 인간의 다양한 생명현상을 이해하는데 큰 도움을 주고 있습니다.

초파리는 성장과정도 사람과 비슷해, 사람의 발육기에 해당하는 유충기에 초파리도 급격히 성장하고, 사람이 사춘기를 지난 후 성인이 되고 성장이 멈추는 것과 같이, 초파리도 엑다이손 성호르몬의 수치가 최고조에 달할 때 성장이 멈추면서 성적인 성숙과정(번데기)에 들어갑니다.

그러나 지금까지 동물이 성적인 성숙을 통해 성체(成體)가 되는 과정과 발육기의 성장을 통해 최종적인 신체의 크기가 결정되는 과정이 서로 밀접한 관련이 있다는 사실은 잘 알려졌지만, 분자유전학적으로 어떻게 상호작용하는지는 거의 알려진 바가 없습니다.

중앙대 현서강 교수와 서울대 김빛내리 교수, 김화 박사(제1저자) 연구팀이 성호르몬이 동물의 성적인 성숙 뿐만 아니라 발육기의 성장도 조절한다는 사실을 밝혀냈습니다.

연구팀은 엑다이손이 성장에 관여하는 마이크로 RNA(miR-8)와 그 표적유전자 USH의 생성을 핵심적으로 조절하여 결국 초파리의 크기도 결정한다는 사실을 입증했습니다.

앞서 연구팀은 지난 2009년 miR-8이 표적유전자 USH를 통해 인슐린의 신호전달과 개체의 성장을 조절한다는 사실을 규명한 바 있습니다(Cell, 2009. 12).  

이번 연구 결과는 그 후속 연구로, 엑다이손이 수일 간 유충기에 마이크로RNA(miR-8)의 생성을 억제하면서 동시에 USH의 생성을 향상시켜 인슐린의 신호강도의 변화를 조절하고, 결국 최종 성체의 크기를 결정한다는 것을 확인한 것입니다.

연구팀은 초파리에 있는 miR-8을 인위적으로 결핍시키거나 과다생산하면 엑다이손 효과와 상관없이 난쟁이나 거대 초파리를 만들 수 있음을 확인해 성장을 조절할 수 있는 가능성을 열었습니다.

또한 USH의 양을 인위적으로 조절해도 역시 비슷한 효과가 나온다는 것을 관찰했습니다.

그러나 miR-8이 아예 결실되면 엑다이손에 의한 인슐린 신호전달이나 개체 크기 조절 작용도 사라졌습니다.

초파리 유충에 엑다이손 (20E)을 처리 할 시 miR-8의 양이 줄어듦

인위적으로 miR-8 양을 조절하여 정상보다 작거나 큰 초파리 번데기를 만듦

여기서 주목할 점은 마이크로RNA(miR-8)와 USH 및 인슐린 신호전달 과정이 초파리와 인간에게 공통으로 존재해 중요한 기능을 한다는 것입니다.

또한 실제 포유동물도 스테로이드계 성호르몬이 마이크로RNA(miR-8)의 생성을 억제하는 것으로 알려지고 있습니다.

따라서 이번 연구결과는 '스테로이드계 성호르몬 miR-8→ USH→ 인슐린 신호전달→ 개체 크기 조절'로 이어지는 과정이 인간의 사춘기 신체성장과정 및 스테로이드 호르몬 의존적 세포증식 과정에 중요한 축으로 작용할 가능성을 제시한 것입니다.

이번 연구성과는 성호르몬에 의한 성적인 성숙과정이 어떻게 신체성장과정과 작용하는지를 분자유전학적으로 이해하는데 밑거름이 되는 것으로, 최근 6년간 18배나 급증하는 성조숙증과 같은 성장장애 치료에도 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다.

이번 연구결과는 생명과학분야의 권위 있는 학술지인 '유전자와 발생(Genes and Development)'지 7월 4일자에 게재되었습니다.
(논문명 : Conserved microRNA miR-8 controls body size in response to steroid signaling in Drosophila)

<연 구 개 요>

1. 연구배경

동물의 최종 신체크기가 어떻게 결정되는지는 여전히 생명과학분야의 수수께끼이다.
동물 성장은 비연속적인 과정으로 특정 시기에 급속한 신체성장이 일어나고 성적성숙과정에 들어가면서 성장이 멈추고 신체크기가 결정된다.
인슐린 신호전달과정은 신체성장의 중요 pathway이다.
초파리의 유충에서 번데기에 이르는 과정은 사람의 청소년기에서 성인에 이르는 과정과 유사성이 있다.
이전 초파리 연구에서 유충시기의 인슐린 신호전달과정이 적절한 유충발생 및 번데기 형성과정에 중요하다는 사실이 알려졌다.
흥미롭게도 엑다이손이라는 스테로이드 호르몬이 번데기 형성과정 뿐만 아니라 유충시기의 인슐린 신호를 저해하여 개체의 성장을 저해할 수 있다는 보고가 있었고, 이것이 결국 개체성장과 개체의 성적성숙과정이 서로 조화롭게 조절되는데 기여할 것으로 추측된다.
하지만 아직까지 엑다이손이 어떻게 인슐린 신호를 저해하여 개체의 크기를 결정 할 수 있는지는 알려져 있지 않았다.

2. 연구결과

우리는 이전 연구를 통해 초파리 마이크로RNA인 miR-8이 USH이라는 표적 유전자를 통해 인슐린 신호전달을 조절하고 개체의 크기를 결정할 수 있음을 보였다.
이번 연구에서는 이 miR-8 이 엑다이손에 의해 그 생성이 저해되고 이러한 조절 작용이 엑다이손의 개체 크기 결정에 핵심으로 작용함을 보인 것이다.

초파리 유충 발생과정에서 엑다이손 신호가 증가함에 따라 miR-8 마이크로RNA가 점진적으로 감소하고 miR-8의 표적유전자인 USH은 점진적으로 증가함을 관찰 하여 이들 유전자들이 엑다이손에 의해 조절될 수 있을 것이라는 힌트를 얻었다.
초파리 세포주 및 초파리 지방세포를 대상으로 한 실험에서 엑다이손이 엑다이손 수용체 신호전달 과정을 통해 miR-8을 전사 수준에서 억제함을 발견하였고,  더 나아가 이러한 조절 작용이 수일에 걸친 유충 발생과정에 지속적으로 일어나고 있음을 발견하였다.
또한 유전학적 조작을 통해 초파리 생체 내 miR-8의 농도를 변화시킴으로써 난쟁이 초파리나 거대 초파리를 만들 수 있음을 보였고,  miR-8을 인위적으로 과량 발현 할 시 엑다이손의 성장저해효과를 막을 수 있음을 보였다.
이는 곧 엑다이손이 miR-8의 양적 변화를 일으켜 신체의 크기를 조절한다는 사실을 증명한다. 또한 miR-8이 결실된 초파리에서는 엑다이손에 의한 인슐린 신호전달 조절이나 개체의 크기 조절 작용이 사라짐을 발견하였고, miR-8의 표적유전자인 USH의 발현을 저해하거나 과량발현 시킬 시에도 엑다이손을 통한 개체 크기 조절 작용을 막을 수 있음을 보였다.
이를 통해 miR-8과 이의 표적 유전자인 USH이 엑다이손에 의한 신체크기 조절 작용에 핵심 유전자들이라는 사실을 밝혔다.


 용  어  설  명

마이크로RNA(microRNA 혹은 miRNA)
마이크로RNA는 21~23 뉴클레오티드 정도의 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 상보적인 메신저RNA(mRNA)에 결합하여 메신저RNA의 발현을 억제한다.
여러 종류의 마이크로RNA는 세포 내에서 다양한 메신저RNA들의 발현을 조절함으로써 생물체의 발생과 성장, 노화, 사멸 등 대부분의 생명 현상에 관여한다. 

miR-8
마이크로RNA의 한 종류로서 꼬마선충에서부터 초파리 및 사람에 이르기까지 깊게 보존되어 있다. 사람의 경우는 miR-200로 불리운다. 초파리 및 인간 세포주에서 인슐린 신호전달을 촉진시켜 개체의 성장 및 세포증식을 촉진시킨다.

USH
초파리의 유전자로 사람의 경우는 FOG2로 불리운다. miR-8 마이크로RNA의 타겟유전자로 miR-8에 의해 발현이 저해된다. 인슐린 신호전달의 핵심 단백질인 PI3K 에 직접 붙어 인슐린 신호를 저해한다.

엑다이손
초파리의 성적성숙과정을 담당하는 대표적인 스테로이드 성 호르몬. 초파리 유충 말기에 엑다이손 양이 최대치에 이르면 성장이 멈추면서 번데기 시기로 들어간다.

유전자와 발생(Genes and Development)지
분자생물학, 분자유전학, 세포생물학 및 발생학 분야를 아우르는 생명과학 분야의 세계적으로 권위 있는 학술지이다. 최근 5년간 피인용지수(Impact Factor)가 2010년 기준 13.892이다.
전 과학 분야에서 상위 1% 이내에 랭크되는 학술지로, 특히 유전학 및 발생학 분야의 Top 클래스 저널이다.

 

<현서강 교수>
                                             

1. 인적사항

 ○ 소 속 : 중앙대학교 생명과학과
 
2. 학력
 ○ 1993. 03 - 1998. 02   서울대학교 학사 (미생물학)
 ○ 1998. 03 - 2000. 02   서울대학교 석사 (생명과학)
 ○ 2000. 03 - 2006. 02    KAIST 박사 (생명과학)

3. 경력사항
 ○ 2006 - 2010  서울대학교 생명과학부, 박사 후 과정 연구원
 ○ 2010 - 현재  중앙대학교 생명과학과, 조교수

4. 전문 분야 정보
 ○ Merck 젊은 과학자 상 (2010)
 ○ POSCO 청암과학펠로 신진교수 (2010)

<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- 현재 교과부 연구재단 지정 국가과학자
 
4. 전문 분야 정보
 ○ 호암상 (2009)
 ○ L'Oreal-UNESCO 세계여성생명과학자상 (2008)
 ○ 올해의 여성과학자상 (2007)
 ○ 젊은과학자상 (2007)

<김화 박사>
                                                      

1. 인적사항
 ○ 소속 : 서울대학교 생명과학부                        

2. 학력
 ○ 1998. 09 - 2002. 08      중국 청화대학 학사 졸업 (생명과학)
 ○ 2004. 03 - 2006. 02      서울대학교 석사 졸업 (생명과학)
 ○ 2007. 03 ? 2011. 02      서울대학교 박사졸업 (생명과학)

3. 전문 분야 정보
- 주요 연구논문
1. Hyun, S.*, Lee, JH.*, Jin, H.*, Nam, J., Namkoong, B., Lee, G., Chung, J., Kim, VN. (2009) Conserved microRNA miR-8/miR-200 and its target USH/FOG2 control growth by regulating PI3K. Cell (2009) (*co-first authors)
2. Jin, H.*, Suh, MR.*, Han, J., Yeom, KH., Lee, Y., Heo, I., Ha, M., Hyun, S., Kim, VN. (2009)  Mol Cell Bio 29: 5789-5799 (*co-first authors)
3. Han, J.*, Lee, Y.*, Yeom, KH., Kim, YK., Jin, H., Kim, VN. (2004) Genes Dev.  15;18(24):3016-27. (*co-first authors)


 

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우리 민족 최고의 의서이며, 유네스코 세계 기록유산으로도 등재된 '동의보감'이 400년 만에 전면 업그레이드됩니다.

동의보감 개정판은 1613년 발간 이후 400년 만에 처음입니다.

그 동안 동의보감은 현대과학이 발전하면서 새롭게 개정해야 한다는 의견이 많이 대두됐습니다.

한국한의학연구원이 추진하는 '신동의보감 프로젝트'는 2013년 동의보감 발간 400주년을 맞아 허준 선생의 동의보감 업적을 계승하고, 동의보감 편찬 이후 의학적 성과를 집대성해 현대 한의학의 임상적, 과학적 성과를 반영한 통합형 한의학 지식을 제공하고자 기획됐습니다.

신동의보감 프로젝트는 크게 기초 한의학 편찬 사업, 임상 한의학 편찬 사업, 한국형 한의학 편찬사업으로 구성되며, 예상 사업 기간은 6년입니다.

기초 한의학 편찬 사업은 현재까지의 동아시아 의학문헌을 재평가하고 기초분야의 현대 연구 성과를 집대성하기 위해 기획된 것으로, 동의보감의 정신을 계승하여 집필 근거가 될 문헌을 선정하고 내용을 정제해 재편찬 과정을 거치게 됩니다.

여기에 본초, 방제, 경혈 등 기초 분야의 현대적 연구 결과들을 체계적으로 집대성함으로써 한의약 활용 범위를 확장하고 한의 기반 치료수단의 과학적 근거를 제공할 계획입니다.

임상 한의학 편찬 사업은 임상 경험 및 연구결과를 집적하는 사업으로, 질환 및 증후별로 수집된 자료를 근간으로 합리적 분석과정을 통해 집필 내용을 선별하고 이를 정리하게 됩니다.

자료의 수집과 분석은 각 임상 분과와의 협의를 통해 순차적으로 진행하며, 이를 통해 임상에서 활용 가능한 한·양방 통합 지식체계를 마련하고, 한의 기반 의료행위의 근거를 제시할 전망입니다.

한국형 한의학 편찬 사업은 한의학 고유의 진단·치료기술을 집적하고 새로 개발된 한의 의료기술들을 발굴하고 분석합니다.

한의학에서 독특하게 발전해온 사상의학은 중의학 및 일본의 한방의학과 차별화 되는 부분으로, 이번 사업을 통해 사상의학의 배경과 이론을 비교 분석하고, 현대 연구성과를 집대성합니다.

또 약침, 사암침, 체질침 등 치료기술과 미용, 성장 등 최근에 특화된 치료영역도 한의학에서 발전해온 분야 중 하나로 문헌적 지식과 과학적 연구성과를 담을 계획입니다.

한국한의학연구원은 각 사업별로 유관 학회와 협력하고 임상가를 포함한 한의계 전체의 의견을 모아 지속적인 자문을 통해 진행할 계획입니다.

또 서적 발간뿐 아니라 전문가의 적극적이고 지속적인 참여를 유도하기 위해 '위키피디아(Wikipedia)' 형식의 자료 업데이트 시스템을 구축하여 사업 내용을 웹 DB로도 제공할 계획입니다.

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얼마전 UST(과학기술연합대학원대학교)에서 제 17회 과학문화융합포럼이 '융합과 연구'를 주제로 열렸습니다.

이날 포럼에서 한양대 철학과 이상욱 교수가 '상상력과 융합연구'로 발제하고, 이어 UST-ETRI 캠퍼스 이성국 교수, KAIST 물리학과 정하웅 교수가 지정토론에 나섰습니다.

또 식전 행사로 중앙대 김형기 교수의 '과학과 예술' 발표가, 중앙대학교 첨단영상대학원 및 홍익대학교 학생들의 'Shadow of Life #2' 등 작품 전시가 있엇습니다.

이 가운데 이상욱 교수의 '상상력과 융합연구' 전문은 다음과 같습니다.


<포럼 자료집용 발제 원고>

  “상상력과 융합 연구”

이상욱(한양대 철학과)

   

1. 해당 주제의 현재 현황 

우리나라의 기술개발과 이에 따른 경제성장은 세계적으로도 ‘교과서적 사례’로 기록될 수 있을 정도로 모방형 압축성장의 대표적인 사례였다. 선진국이 달성한 기술 수준을, 선진국의 실패 경험과 성공 비결을 효율적으로 모방학습하여 선진국보다 휠씬 짧은 기간 내에 동등한 기술 수준에 도달했던 우리나라 과학기술계의 능력은 분명 국제적으로도 깊은 인상을 남기기에 충분했다. 

최근 우리의 기술발전 수준이 몇몇 분야에서는 세계 최고에 이르렀다. 자연스럽게 기술개발과 관련 제품 개발에 있어 우리나라가 다른 나라들이 ‘모방’해야 할 대상으로 떠오르게 되었다. 이런 탈추격 상황에서는 여태까지 매우 성공적이었던 ‘모방형’ 기술 개발에서 벗어나 기술 개발 선두 주자에 어울리는 ‘창조형’ 기술 개발을 해야 한다는 목소리가 높다. 우리의 기술 개발 수준이 세계 시장을 선도하는 ‘비젼’을 담은 제품 개발이나 기술 개발이 이루어져야 할 단계에 도달했다는 것이다. 

이런 상황에서 ‘1등을 해본 경험’이 없는 우리나라 기술 개발의 ‘상상력 빈곤’을 걱정하는 우려의 목소리도 높다. 이러한 지적은 최근 애플의 창업자이나 전설적인 경영 귀재였던 스티븐 잡스의 죽음과 관련된 특집 기사에서도 자주 등장했다. ‘왜 삼성은 아이폰을 만들지 못할까?’는 식의 자극적인 제목을 달기 일쑤인 이런 기사들은 우리 기술 개발의 성과를 높이 평가하면서도 ‘인간과 소통하는 기술’을 만들어내지 못하면 국제 경쟁에서 뒤쳐질 수밖에 없다는 냉정한 분석을 곁들이는 것이 일반적이다. 이러한 생각은 발제자가 참석한 미래 기술 개발 관련 토론회 등에서도 어김없이 등장하곤 한다.  

이들 지적의 핵심은 대충 다음과 같이 정리될 수 있다. 애플의 아이폰은 소비자의 감성에 호소하는 제품 개발 전략을 활용하여 사용자가 휴대 전화를 하나의 ‘도구’가 아니라 친구나 삶의 중요한 부분으로 간주하도록 만들었기에 성공했다. 그에 비해 하드웨어적 성능의 우수함에 집착하는 삼성은 휴대전화의 미래를 상상하는 능력에 있어 한계를 드러내고 있고 이것이 삼성 제품의 한계로 이어지고 있다는 지적이다. 

마케팅이나 소비자 패턴 분석 등에 대해 잘 알지 못하는 발제자로서는 이와 같은 ‘그럴듯한’ 분석이 정말로 맞는지를 판단할 능력은 없다. (물론 그럼에도 불구하고 ‘그럴듯하게’ 들리는 것은 사실이다.) 아마도 삼성이나 애플 모두에서 이와 관련된 구체적인 사안을 열심히 연구하고 있을 수많은 사람들이 있을테니 발제자가 특별히 고민할 필요도 없을 것이다. 탈추격 상황에서의 창조적 기술 개발을 논하는 맥락에서 우리에게 중요한 사안은 최근들어 부쩍 ‘상상력’의 필요성이 강조되고 있다는 점이다. 그리고 이때 필요한 상상력은 휴대전화는 이러이러한 것이다는 식의 제한적 생각에서 벗어나는, 그래서 인간의 감수성에 호소하는 ‘자유로운 사고’를 의미하는 것 같다는 사실이다. 

이제 이렇게 이해된 ‘상상력’을 포럼의 핵심 화두인 ‘융합 연구’와 관련시켜보자. 최근 융합 연구에 대한 관심이 높아지면서 이에 대한 각종 모임, 학술토론 등이 무수하게 생겨나고 있다. 여기에서 제시되는 의견도 워낙 다양해서 많은 경우 같은 토론에 참석한 사람들끼리 정말로 ‘융합 연구’로 같은 것을 의미하고 있을지가 의심스러운 상황도 종종 발생한다. 그런 이유로 간단하게라도 발제자가 융합 연구에 대해 갖고 있는 생각을 제시할 필요가 있다고 판단된다. 

우선 발제자는 ‘융합 연구’가 무엇인지, 그리고 그것이 바람직한지 여부, 그리고 바람직하다면 어떤 방식으로 이루어져야 생산적인지 등에 대한 여러 질문들에는 하나의 답이 있지는 않다고 생각한다. 융합 연구가 이루어지는 방식은 분자유전학 연구에서 나노소재 재료를 가져다 쓰는 방식처럼 ‘도구적’ 성격의 학제간 연구에서부터, 미래기술의 청사진을 그리기 위해 인문학자, 미래학자, 공학자 등이 함께 머리를 맞대고 고민하는 ‘심층적’ 학제간 연구까지 다양할 수 있다. 당연하게도 각각의 경우마다 그런 방식의 연구가 필요한지의 여부, 생산적일지 여부는 각각의 경우의 구체적인 조건에 비추어 따져보아야 할 것이다. 게다가 탈추격 상황에서 융합연구가 점점 더 중요해지고 있는 것은 사실이지만 모든 연구가 융합 연구여야만 된다든지, 모든 사람들이 요즘 유행하는 ‘통섭주의자’가 되어야 한다는 생각 역시 무리한 생각이다. 특정한 패러다임 하에서 선행 연구에 바탕하여 차근차근 이루어지는 대부분의 학술 연구의 진행 과정을 고려할 때 융합 연구 만능론은 현실성도 없고 정당화하기도 어렵기 때문이다.  

결국 우리가 합의할 수 있는 것은 융합적이지 않은 방식으로는 해결책을 찾기 어려운 복합적인 문제 상황에서 주어진 문제 해결을 위해 자신의 전문 분야 이외에서 새로운 시각, 연구결과, 방법론 등을 채용하여 구체적인 답을 찾아가는 문제풀이 중심 융합 연구가 우선적으로 중요하다는 점이다. 그리고 이러한 연구를 가능하게 만들 수 있는, 분과학문의 경계를 넘나들며 자유롭게 다양한 시각을 공유할 수 있는 지적 분위기를 보장하는 융합 문화의 확산 역시 필요하다. 결국 발제자가 보기에 탈추격 상황에 처한 우리나라에서 강조되어야 할 것은 구체적인 문제를 풀려는 노력과 관련된 융합 연구와 이를 가능하게 해주는 융합 문화로 요약될 수 있다. 

그렇다면 이렇게 이해된 융합연구와 융합문화와 ‘상상력’과의 관계는 무엇인가? 이 대목에서 발제자는 토마스 쿤의 유명한 ‘본질적 긴장(essential tension)’ 개념을 소개하고 싶다. 쿤은 성공적이고 창의적인 과학 연구에 필요한 사고 능력을 두 가지로 구분했다. 첫째는 당면한 문제를 주어진 패러다임이 제공하는 개념, 이론, 방법론을 사용하여 어떻해든 해결해 보려는 과정에서 활용되는 사고 능력이다. 이를 쿤은 ‘수렴적 사고 능력(convergent thinking)’이라고 명명했다. 특정 패러다임이 제공하는 모범사례exemplar)를 잘 변형해서 새로운 문제를 풀어나가는 과정에서 필요한, 유비 능력, 변형 능력, 통합적 사고력 등이 이에 해당된다고 볼 수 있다. 정상 과학 시기에 과학지식의 축적적 성장을 위해서는 이러한 수렴적 사고 능력이 절대적으로 필요하다. 

하지만 물론 쿤도 통상적으로 이해되는 ‘틀을 깨는 사고’의 필요성 역시 인정했다. ‘발산적 사고 능력(divergent thinking)’이라고 명명된 이 능력은 과학 연구자로 하여금 자신이 교육받았고 익숙한 패러다임을 넘어서서 대안적 패러다임을 모색하거나 다른 학문 분야의 시각을 자신의 분야에 접목시키려는 시도를 수행할 수 있도록 돕는다. 하지만 발산적 사고 능력만이 강조되다보면 패러다임 내의 지식의 축적적 성장은 불가능해지고 다양한 생각의 풍성한 ‘펼쳐짐’으로 끝나고 말 위험성이 있다. 그런 이유로 쿤은 성공적인 과학 연구자라면 수렴적 사고 능력과 발산적 사고 능력을 자신이 직면한 문제에 따라 적절하게 결합하여 활용할 수 있어야 한다고 주장했다. 하지만 이 두 사고는 그 본성상 서로 긴장 관계에 놓일 수밖에 없다. 발산적으로 사고하면서 동시에 수렴적으로 사고하라는 말은 둥근 사각형만큼이나 개념적으로 모순되기 때문이다. 그러므로 쿤은 이 두 사고 능력 사이의 이와 같은 ‘본질적 긴장’을 잘 조정하는 것이야말로 훌륭한 과학자가 갖추어야 할 덕목이라고 주장했다.  

수렴적/발산적 사고 능력에 대한 쿤의 견해는 자연스럽게 수렴적 상상력과 발산적 상상력에 대해서도 확장될 수 있다. 생산적인 과학 연구는 우선적으로는 현재까지 확보된 기존의 연구 결과와 방법론에 근거하여 주어진 문제를 최대한 잘 해결하려고 노력하려는 데서 출발한다. 기존의 연구 결과와 방법론에서 출발하는 이유는 이런 방식으로 과학 연구가 이루어지면 기존의 연구 결과와의 연속성이나 통합성이 확보될 수 있어 통합적 지식 성장과 세계 이해에 유리하기 때문이다. 하지만 이런 과정에서 활용되는 수렴적 상상력, 즉 기존의 이론이나 모형을 ‘창조적’으로 재해석하여 새로운 상황에 적용하는 능력은 문제가 복잡하거나 문제 풀이를 위해 요구되는 난이도가 높을 수록 반드시 발산적 상상력, 즉 자신이 익숙한 이론적 틀을 넘어서서 대안적 이론이나 연구 방법론을 모색하는 능력과 결합되어야 한다. 결국 셍신적인 과학 연구를 위해 필요한 것은 그저 ‘자유롭게’ 생각하는 상상력이 아니라 발산적 상상력에 의해 적절하게 보완된 수렴적 상상력이다.  

실은 두 종류의 상상력이 ‘모두’ 필요한 상황은 과학 연구에만 국한되지도 않는다. 칙센트미하이 등의 창의성 연구자에 따르면 분야를 막론하고 각 분야에 혁신적인 업적을 이룩한 사람들은 모두 쿤식으로 표현하자면 두 종류의 상상력 사이의 본질적 긴장을 잘 관리하여 최고의 효율을 이끌어낸 사람이었지 그저 ‘자유분방하게’ 실험적 사유와 연구에 몰두한 사람들은 결코 아니었다. 20세기 미술의 혁신을 이끈 것으로 평가되는 피카소조차 철저한 모방의 시기를 거쳐 선배 화가와 동시대의 여러 화풍을 완전히 터득한 후 그것의 창조적 결합을 통해 새로운 화풍을 열어갈 수 있었다는 것이다. 이는 당대 물리학의 문제 의식(뉴턴 역학과 맥스웰의 전자기학 사이의 모순을 해결해야 한다는)의 핵심을 정확히 파악하고 그에 대한 선배 및 동료 학자들의 연구 결과를 잘 알고 이를 자신의 연구에 활용하기까지 했던 젋은 아인슈타인이 ‘동시성’을 측정하는 방식을 새롭게 재규정하는 혁신적인 방식으로 동일한 문제를 성공적으로 해결한 사례에서도 마찬가지이다. 

다시 탈추격 상황에서의 융합 연구에 필요한 상상력에 대해 생각해보자. 앞선 논의에서 우리는 상상력에 대한 최근 ‘열광’이 잘못된 방향으로 흐를 수 있는 가능성을 발견했다. 과학 연구와 기술 연구를 포함한 전문 영역에서 창의적 연구를 위해 필요한 상상력은 고삐풀린 망아지처럼 난폭하게 질주하는 ‘상상력’이기보다는 자신의 전문 분야의 개념, 지식, 방법론의 장점과 단점 모두에 정통한 상태에서 그것의 한계를 극복하기 위해서 다른 개념, 시각, 분과적 지식, 대안적 방법론을 탐색하고 이를 자신이 익숙한 것과 결합시켜 구체적인 문제를 풀려고 노력하는 과정에서 꼭 필요한 이질적 상상력 사이의 적절한 관리이다. 다시 말하자면 우리에게 필요한 것은 문제풀이 기반 융합 연구를 성공적으로 이끌어나갈 수 있는 본질적으로 다른 상상력 사이의 아슬아슬한 줄타기인 것이다. 물론 이를 뒷받침해주는 학술적으로 개방적이고 수용적인 융합 문화의 필요성은 새삼 강조할 필요조차 없다. 

이상의 논의에 덧붙여 발제자는 융합연구에 적합한 상상력이 현재 한국사회의 맥락에서 ‘확장’될 필요가 있다는 점을 강조하고 싶다. 우리가 모방을 통한 압축 성장을 할 수 있었던 이유는 기술 선진국들이 ‘실패 비용’을 미리 부담했기 때문이다. 이때 ‘실패’는 단순히 개발 과정에서의 기술적(technical) 실패만을 의미하지는 않는다. 기술은 결국 인간에 의해 사용되기 마련이고 많은 경우에는 기존의 기술 시스템에 통합되어 예상하지 못한 결과를 가져오기도 한다. 아무리 좋은 의도로 개발되고 얼핏 보기에 도저히 나쁜 점을 찾아볼 수 없는 기술도 예기치 못한 부작용은 항상 있기 마련이라는 ‘공짜 점심은 없다!’는 원칙은 기술 선진국이 비싼 대가를 치르면서 자신들의 기술 개발 역사를 통해 터득한 교훈이다. 플라스틱, 프레온 가스, DDT 등이 이와 관련된 대표적 사례이지만 이 원칙은 케빈 켈리처럼 기술개발을 철저하게 옹호하는 사람도 기꺼이 인정하는 원칙이다.  

게다가 기술의 수용 및 확산 과정에는 그 기술을 사용하는 사람들이 어떻게 기술에 반응하고 이를 변형시킬 것인지에 대한 고려 역시 필요하다. 하지만 이 고려 도한 미리 예측하기 매우 어려운 특징을 보인다. 전화기를 발명한 사람들은 전화기가 지금처럼 주로 일상적인 잡담용으로 사용될 것이라고 예상하지 못했다. (물론 이 기능은 최근 문자, 카톡 등의 신기술에 의해 대체되고 있는 경향을 보인다.) 이처럼 기술의 미래를 예측하는 일은 매우 어렵거나 사회적으로 지대한 영향을 끼칠 범용 기술에는 거의 불가능에 가깝다고 할 수 있다. 결국 요약하자면 기술 선진국이 감당해야 했던 ‘실패 비용’은 단순한 기술 개발 과정에서의 실패만이 아니라 어떤 기술을 개발할 것인지의 기획 단계부터 그 기술이 사회적으로 확산되는 과정에 이르기까지 과정에서 출현한 여러 예기치못한 사회적 결과까지 포함하는 포괄적인 것이었다. 문제는 이제 기술 선도국으로서 우리나라가 이러한 비용을 모두 감당해야 하는 상황에 처해 있다는 사실이다. 

비용, 특히 원칙적으로 지불하지 않아도 될 사회적 비용은 최소화하는 것이 좋다. 그렇지만 어덯게 기술을 기획하고 어떻게 기술을 개발하며 어떻게 기술을 확산시켜야 ‘비용’을 줄일 수 있을지를 배울 앞선 기술 선진국이 없는 상황(적어도 몇몇 기술 분야에서는, 그리고 장기적으로는 모든 기술 분야에서)에 처한 우리나라는 이런 문제를 본격적으로 해결해 본 경험이 없다. 실은 이런 문제가 존재하고 이제는 우리가 이런 문제를 직접 풀어야만 한다는 사실은 ‘인식’하게 된 것도 비교적 최근의 일이다.  

더욱더 어려움을 가중시키는 사실은 우리가 풀어야 할 문제가 매우 ‘깊은’ 수준 융합적 대응이 필요한 복잡한 문제라는 사실이다. 우리가 원하는 미래 세상을 결정하고 이 세상에서 어떻게 기술과 인간이 바람직한 방식으로 공진화할 수 있을 것인지를 고민하고 그 결과를 기술 개발에 반영하되 그 과정에서 발생할 수 있는 예상 가능한 (그리고 예상불가능한) 결과를 실시간으로 모니터링 하면서 끊임없이 기술적, 사회적, 정치적, 문화적 대응책을 모색하는 일은 정말로 복잡하고 어려운 일이다. 이 일을 하기 위해서는 앞서 지적한 문제풀이 기반의 융합 연구를 넘어선, 거시적인 규모에서 심층적으로 융합적인 연구를 기술 개발 전반에 대해 수행해야만 한다. 

즉, 기술 개발과 관련하여 특정 기술적 문제를 풀기 위해 여러 관련 분야 지식, 방법론, 개념 등을 활용하는 상상력의 수준을 넘어서서 인문학적, 사회과학적 고려를 아우르는 기술 개발의 전반적인 흐름을 모색할 필요가 있다는 것이다. 결국 우리에게 필요한 것은 여전히 학술적 연구의 틀에 갖혀 있는 쿤의 두 상상력 개념을 넘어서는 인문학적으로, 사회과학적으로 ‘확장된’ 상상력이다. 냉정하게 판단하자면 우리는 아직 어떻게 상상력을 ‘확장’시킬 것인지에 대한 밑그림조차 가지고 있지 않다. 그나마 다행스러운 점은 이런 실망스러운 현실이 상상력의 확장이 무의미하다는 생각에서 비롯되었다기 보다는, 선진국의 사례를 보고 배우는 방식으로 거시적이고 복합적인 문제를 해결해 온 우리의 역사적 경험 때문이라는 점이다. 그러므로 우리에게 남은 과제는 진정으로 심층적인 융합연구의 필요성에 직면하여 어떻게 상상력을 바람직한 방식으로 확장시킬 것인지를 구체적이고 포괄적으로 탐색하는 것이다. 여기에 또 하나의 과제, 또 다른 ‘본질적 긴장’을 적절하게 관리할 과제가 주어진 셈이다.

2. 융복합분야(과학기술/인문사회/문화예술 등)에서 창출 가능한 성과 

이상의 논의를 통해 융합 연구에서 상상력의 생산적 활용을 위해 두 가지 당면 과제를 설정할 수 있다. 첫째는 융복합 연구에서 일상적으로 제시되는 구체적인 문제풀이 상황에서 어떻게 각 학문 분과기반 지식, 기법, 개념, 사고틀 사이의 생산적 활용을 이룩하는 과정에서 상상력이 어떤 역할을 할 수 있는지에 대한 이해이다. 발제자가 보기에 이런 상황에서 발산적 상상력과 수렴적 상상력의 생산적 조합은 자신의 분야 지식, 기법, 개념, 사고에 철저하게 기반한 채 열린 마음으로 다른 분야의 지식, 기법, 개념, 사고를 도입하고 변형하여 활용하는 방식으로 융합 연구가 이루어지는 과정에서 발휘될 수 있다. 

둘째는 탈추격 상황에 처한 우리나라 과학 연구 및 기술 개발의 종합적 전망을 인간에 대한 이해와 바람직한 삶의 모습에 대한 통찰력, 우리가 마땅히 만들어가야 할 미래사회의 모습 등에 근거한 방식으로 형성해 나가는 것이다. 이 과정에서 필요한 상상력은 분과학문 사이의 구체적 문제 해결을 위한 편의적 제휴에서 발휘되는 상상력을 넘어서서 보다 포괄적인 시각과 통합적인 시각을 제시해 줄 수 있는 확장된 상상력이 되어야 할 것이다.  
 

3. 해당 주제의 성과 극대화 방안 

발제자가 보기에 융합 연구에서 상상력이 생산적으로 활용되기 위해서는 세 요소가 필요하다. 구체적인 문제 풀이 상황에서 관련 분과학문의 지식과 시각을 편의적으로 자유롭게 활용하는 수렴적-발산적 상상력의 조화, 보다 복합적이고 영향력이 큰 거시적 문제 해결을 위한 ‘확장된’ 상상력의 발휘, 그리고 이 둘 모두를 가능하게 해 줄 수 있는 융합 문화의 조성이다. 

이 중 첫째는 이미 학문 내적 필요성에 의해 많이 진행된 상태이고 최근 융복합 연구에 대한 제도적 강조 등에 의해 상당한 변화가 감지될 수 있는 과제이다. 그에 비해 둘째 과제에 대한 관심을 (적어도 우리나라에서는) 아주 최근에 시작되었고 아직 어떤 방식으로 상상력의 확장이 이루어져야 할 지에 대해 다양한 의견들이 제시되고 있는 상황이다. 발제자는 이 과정에서 충돌하는 ‘전문성(expertise)’의 조정이 매우 중요하리라는 생각을 갖고 있지만, 이를 포함해서 여러 생각들이 논의될 필요가 있다고 본다. 셋째 과제에 대해서는 무엇보다 교육과정을 통해 학제적 연구와 융합적 시도에 대해 보다 수용적인 태도를 확산시킬 필요가 있다. 이를 위해서는 모든 사람이 융합 연구를 할 필요는 없지만 융합 연구를 하는 사람이 ‘정통’ 연구를 잘 하지 못하기 때문이라는 편견(역사적 사실과도 부합하지 않는)을 불식시켜야 하고, 동시에 융합 연구의 질적 수준을 관리하기 위한 학술적 노력 또한 이루어져야 할 것이다.  
 

4. 해당 주제의 정책 방향 또는 제언

- 문제풀이 기반, 편의적 융합 연구의 활성화
- 거시적, 복합적 문제 해결을 위한 ‘심층적’ 융합 연구를 위한 상상력의 확대
- 융합 연구의 필요성에 대한 인식 제고 및 융합 연구의 질적 수준을 끌어올릴 수 있는 학술적 논의 증진 (융합 문화의 확산)

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ETRI 융합기술연구부문 표철식 USN/IoT융합연구부장이 지식경제부 주최 '2012년 상반기 으뜸기술상' 우수상을 수상했습니다.

표 부장이 개발한 'u-City 적용센서 네트워크시스템' 기술은 USN을 기반으로한  AMI(전력 공급자와 사용자의 양방향 통신이 가능한 시스템)기술로, 이는 소비자나 자동화된 전자부품에 실시간으로 에너지 사용량 정보제공이 가능하기 때문에 시간대별 에너지 사용의 제어가 가능합니다.

이 기술은 스마트그리드 제주 실증단지에 적용됐고, 한전KDN에 기술이전하여 상용화를 준비 중입니다.

한편 으뜸기술상은 과학기술에 대한 사회적 관심을 높이고 R&D 분야 전문가의 사기를 높이기 위해 제정된 상으로, 수상자 선정은 한국공학한림원이 맡습니다.

 용  어  설  명

USN :
Ubiquitous Sensor Network 으로 각종 센서에서 수집한 정보를 무선으로 수집할 수 있도록 구성한 네트워크

IoT :
Internet of Things, 사물과 사물간의 의미있는 통신을 말함. 사물통신, 사물지능통신이라고도 함

AMI :
Advanced Metering Infrastructure로 전력 공급자와 사용자의 양방향 통신이 가능한 시스템(원격검침인프라)

u-City :
Ubiquitous city. 첨단 IT 인프라와 유비쿼터스 정보 서비스를 도시 공간에 융합하여 생활의 편의 증대와 삶의 질 향상, 체계적 도시 관리에 의한 안전보장과 시민복지 향상, 신산업 창출 등 도시의 제반 기능을 혁신시키는 차세대 정보화 도시를 의미함.

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한국한의학연구원(KIOM) 이시우 박사팀이 전국 1만 명의 사상의학적 임상정보와 생물학적 정보를 토대로 '체질정보은행 증례 백서'를 발간했습니다.

이시우 박사팀은 체질진단 과학화를 위해 지난 2006년부터전국 한·양방병원과 한의원, 지역사회 코호트를 연계한 네트워크를 통해 1만 여 명의 체질임상정보, 계측정보, 생물학적정보를 수집했습니다.

이를 통계데이터로 정리하고 분석해 발간한 책이 바로 '체질정보은행 증례 백서'입니다.

지금까지 체질의학 분야는 객관적 근거가 부족해 체계적이고 대량의 데이터베이스화된 임상 자료의 필요성이 대두됐습니다.

이번 발간은 향후 체질정보은행을 통해 체질을 객관적으로 진단하고 각 체질별 질환 특성에 따른 효과적인 맞춤 약물 치료가 이뤄질 수 있는 전주기적 건강관리 시스템의 기반 구축에 활용될 예정입니다.

또 그동안 축적된 풍부한 사상의학 정보를 국내외 많은 선진 연구자들과 공유하여 체질의학 관련 연구에서 새로운 연구 기반 자료로 활용될 전망입니다.

한편 이번 증례백서에 참여한 기관으로는 경희대학교 한방병원, 원광대학교 한방병원, 대전대학교 한방병원 등 국내 24개 한방의료기관과, 아산병원, 고려대병원, 아주대병원 등 대표 양방 의료기관이 참여했습니다.

또 우리나라의 전통체질의학이 세계적으로 활용되도록 하기 위한 첫걸음으로, 일본의 토호쿠 대학병원이 참여해 센다이 지역 주민들의 증례들도 백서에 포함됐습니다.

 

☞ 체질정보은행

한국한의학연구원이 한의과대학 병원 및 지역한의원 등 전국 28개 한방 의료기관과 협력하여 구축한 사상 체질 표준 샘플 DB로 5년 이상 임상 경력이 있는 사상체질 전문가에게 체질 진단을 받고 체질이 정확하게 확인 된 사람 1만여 명에 대한 정보은행이다.
체질정보은행은 이들 모든 샘플에 대한 안면, 체형, 음성 등 계측 자료와 생리 특성 등 설문 자료, 한의사 진단 및 약물 반응 등 임상자료, 32종의 혈액 분석 정보 및 유전자 정보 등 생물학적 자료를 보유하고 있다.



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케이맥㈜dl 세계 최초 반도체 극초박막 분석기기 'Nano-MEIS' 개발을 완료했습니다.

Nano-MEIS는 케이맥이 지난 5년간 반도체 시장 진입을 위해 개발해온 '반도체 공정용 초정밀 분석기기'입니다.

케이맥은 세계에서도 일부 연구용으로만 쓰이던 고성능의 첨단 기기를 한단계 발전시켜 반도체 웨이퍼의 테스트 패턴 분석에도 사용할 수 있도록 개발하고 최초로 상용화에 성공함으로써 반도체 표면 분석의 새로운 지평을 열었다는 평가를 받고 있습니다.

<Nano-MEIS(나노 마이스)>

그간 반도체 및 바이오 분야에서 미세영역에 대한 표면 분석 또는 물질의 성분을 분석하기 위해 TEM(transmission electron microscope) 또는 SEM(Scanning Electron Microscope) 등의 정밀 분석기기를 통해 측정을 진행해 왔다.
하지만 최근 이러한 미세영역이 수 나노(Nano) 사이즈로 더욱 얇아지고 있으며 이를 정확히 구현하고 측정해 내는 것이 반도체 성능을 향상시키는 핵심기술로 인식되고 있다.
그러나 기존 장비로는 측정이 불가능하거나 측정 방식이 매우 불편해 어려움을 겪고 있었다.

케이맥이 개발한 이 제품은 매우 얇은 원자층의 두께까지 측정할 수 있는 MEIS(Medium Energy Ion Scattering Spectroscopy, 중에너지 이온산란분석) 기술을 이용하여 만든 세계최초의 상용화 장비이다.
분석시간은 기존 장비 대비 95%까지 대폭 단축되었으며(기존:12시간 이상, 본 기기:30분 이하) 이에 따라 공정에 직접 적용(In Line化)까지 가능하여 반도체 공정의 수율 향상에 크게 기여할 수 있다는 장점을 보유하고 있다.


 

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KAIST 생명화학공학과 이상엽 특훈교수가 미국 산업미생물생명공학회에서 수여하는 '2012 찰스톰상(Charles Thom Award)'을 수상합니다.

이 교수는 화석원료로부터 만들어지는 다양한 화학물질을 미생물의 시스템대사공학을 통해 효율적으로 생산하는 제반기술을 개발하고, 이를 이용해 숙신산, 폴리에스터, 나일론 원료, 알코올, 다이올, 바이오연료 등의 효율적인 생산을 위한 산업균주를 개발한 공로를 인정받았습니다.

찰스톰상은 미국 산업미생물생명공학회 주관 산업미생물 및 생명공학 분야에서 전 세계적으로 가장 탁월한 업적을 이룬 연구자를 매년 한 명씩 선정해 주는 상입니다.

이 상은 대상자가 없는 해에는 상을 수여하지 않는 것이 특징으로, 1967년 만들어진 이후 작년까지 40명이 수상했고, 이상엽 특훈교수는 우리나라 최초 수상자입니다.

역대 수상자들로는 세계 산업미생물 및 생명공학계의 대부 아놀드 드메인, 데이비드 펄만, 아더 험프리, 테루히코 베뿌 등이 있습니다.

이 교수는 이번 수상을 맞아 오는 8월 12일부터 16일까지 미국 워싱턴DC에서 열리는 미국산업미생물생명공학회 연례 학술총회에서 '천연 및 비천연 화학물질의 바이오 기반 생산을 위한 전략'을 주제로 기념강연을 할 예정입니다.

 

 이상엽 특훈교수는 가상세포 및 초고속분석기술을 이용하여 생명체를 연구하는 시스템 생물학과 재생가능한 바이오매스로부터 화학물질을 효율적으로 생산하는 분야인 대사공학의 세계적인 전문가다.
융합 연구를 통한 시스템 대사공학으로 ▲세계 최고 효율의 숙신산 생산 기술 개발 ▲필수 아미노산인 발린과 쓰레오닌의 고효율 맞춤형 균주 개발 ▲가상세포를 이용하여 강건성을 비롯한 생명체 연구 ▲최근에는 나일론의 원료가 되는 다이아민 생산 균주와 플라스틱 원료로서 기존의 석유를 대체할 수 있는 생분해성 고분자인 폴리유산 생산 균 개발, 강철보다 강한 거미줄 개발, ▲ 차세대 바이오 연료인 부탄올의 고효율 생산 균주 개발 등 바이오 리파이너리 및 바이오에너지 분야에서 세계적으로 주목 받는 연구 성과를 내고 있다.

카이스트에서 약 18년 동안 대사공학과 시스템생명공학에 관한 연구를 집중적으로 수행하여 그간 국내외 학술지논문 409편, proceedings논문 156편, 국내외 학술대회에서 1400여편의 논문을 발표하였고, 기조연설이나 초청 강연을 360여회 한 바 있으며, Metabolic Engineering(Marcel Dekker 사 발간), Systems Biology and Biotechnology of E. coli (Springer사 발간) 등 다수의 저서가 있다.
그간 550여건의 특허를 국내외에 등록 혹은 출원하였는데, 미국 엘머 게이든상과 특허청의 세종대왕상을 받는 등 기술의 우수성이 입증된 바 있다. 생분해성고분자, 광학적으로 순수한 정밀화학물질, DNA chip, Protein chip 등의 기술 개발에서 탁월한 연구 업적을 쌓았고, 최근에는 소위 omics와 정량적 시스템 분석기술을 통합하여 생명체 및 세포를 연구하는 시스템 생명공학분야를 창시하여 바이오리파이너리 포함 생물공정기술 개발과 시스템 수준에서의 신규 의약 타겟 발굴 등 연구에 매진하고 있다.

이 교수는 그간 제 1회 젊은 과학자상(대통령, 1998), 미국화학회에서 엘머 게이든 (Elmer Gaden)상 (2000), 싸이테이션 클래식 어워드(미국 ISI, 2000), 대한민국 특허기술 대상(2001), 닮고 싶고 되고 싶은 과학기술인(2003), KAIST 연구대상(2004), 한국공학한림원 젊은 공학인상(2005) 등을 수상하였고, 2002년에는 세계경제포럼으로부터 아시아 차세대 리더로 선정되어 활동 중이며, 2006년에는 미국미생물학술원 (American Academy of Microbiology) 펠로우 (fellow), 그리고 우리나라에서는 처음으로 Science지를 발간하는 미국 AAAS (American Association for the Advancement of Science)의 펠로우로 임명되었으며(2007), KAIST 최고의 영예직인 특훈교수에도 임명되었다(2007).
지난 수년간 탁월한 성과를 인정받아 세계적인 화학, 제약회사인 머크(Merck)사가 제정한 '머크 대사공학상 (Merck Award for Metabolic Engineering' 상을 수상 받았으며(2008), 상위10대 특허등록 우수 연구자로 선정되었다(2009). 또한, 미국 산업미생물학회(Society for Industrial Microbiology)의 '2010년 펠로우(Fellow)'와 미국공학한림원(National Academy of Engineering, NAE)의 '외국회원(Foreign Associate')로 선정되었으며, 작년에는 암젠기조강연상을 수상하기도 하였다. 올해는 아시아인 최초로 미국화학회의 마빈존슨상을 수상하였고, 미국 텍사스 오스틴 주립대학교, 라이스대학교, 펜실바니아주립대학교 등에서 네임드렉쳐들을 하는 등 대사공학분야에서 세계를 선도하는 연구를 수행 중이다.

현재 Biotechnology Journal의 편집장을 맡고 있으며, Biotechnology and Bioengineering, Applied Microbiology and Biotechnology, BMC Systems Biology, mBio, ACS Synthetic Biology 등 20여개 국제학술지의 편집인, 부편집인, 편집위원으로 활동 중이다.


<이상엽 특훈교수>

1. 인적사항
 ○ 소 속 : 카이스트 생명화학공학과

2. 학력
  1986: 서울대학교 (학사: 화학공학 전공)   
  1987: Northwestern University (석사: 화학공학 전공)  
  1991: Northwestern University (박사: 화학공학 전공)  
 
3. 경력사항
  1994 - 1996: 카이스트 화학공학과 조교수  
  1997 - 2002: 카이스트 생명화학공학과 부교수 
  2002 - 현재: 카이스트 생명화학공학과 교수 
  2004 - 2010: LG 화학 석좌교수
  2007 - 현재: 카이스트 특훈교수    
  2008 - 현재: 학장, 생명과학기술대학
  2003 - 현재: 소장, 생물정보연구센터
  2000 - 현재: 소장, 생물공정연구센터
  2006 - 현재: 공동소장, 바이오융합연구소

 

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KAIST 전석우·김도경 교수팀이 휘어지는 디스플레이나 입을 수 있는 컴퓨터 등 미래 IT 기술에 핵심적으로 사용될 ‘유연전자소자’의 원천기술을 개발했습니다.

유연한 디스플레이, 입을 수 있는 컴퓨터 등 미래 IT 기술을 실현하기 위해서는 핵심적으로 이용되는 유연전자소자의 전기전도도 저하 없이 신축성을 늘여야 합니다.

기존의 소자 신축성 증대 방식은 아코디언의 주름처럼 소재에 미리 주름을 주거나 변형에 순응할 수 있는 2차원의 평면 기공(pore) 구조를 주는 것이 주로 사용됐습니다.

이 같은 2차원 구조는 신축성에 자체의 한계와 신축에 따라 전기 전도도가 낮아지는 한계가 있습니다.

대면적의 3차원 정렬 나노기공 구조 (좌측하단 2 프레임)로 제작된 10㎛ 두께의 3차원 나노네트워크 구조를 가지는 신축성 재료 (좌측 상단)와 신축성 증대 모식도 (우측)

연구팀은 다년간 개발된 3차원 나노 네트워크 소재 기술을 바탕으로 전자소자 구조를 개발해 이러한 한계를 극복했습니다.

3차원 나노 네트워크 형태의 소자는 신축성과 응력집중 회피의 여러 장점이 있지만, 개발 공정의 어려움으로 아직까지  실현되지 못한 기술입니다.

연구팀은 세계 최대의 대면적 3차원 나노 패터닝 기술을 이용해 1 평방인치의 면적에 10마이크론 정도의 두께를 가지는 3차원 정렬 나노기공 구조를 제작했습니다.

또  이 나노기공 구조를 주형으로 활용하여 기공에 탄성중합체를 침투시킨 후 템플레이트를 제거하여 역상의 3차원 신축성 나노소재를 제작했습니다.

이렇게 제작된 3차원 나노네트워크 소재 내부에 액체상의 전도성 물질을 침투시켜 고신축성 유연 전극을 개발할 수 있었습니다.

3차원 나노 네트워크 소재 내부에 액체상의 전도성 물질을 침투시켜 제작한 고신축성 전도체와 LED연결 모식도(좌측), 고신축성 전도체를 활용하여 고유 인장 한계치를 넘어 220% 인장시에도 정상 작동하는 LED 구동모습 (우측)



이 전극은 원래 크기보다 220% 늘어난 상황에서도 전기 전도성의 변화 없이 LED램프를 성공적으로 구동했습니다.

이는 기존 신축성 전극이 100% 이내의 변형한계를 가지며 신축상태에서 변형에 의해 전도성이 감소되는 점과 비교할 때 현존하는 어떠한 신축전극보다 성능이 우수한 것입니다.

이번 연구결과는 네이쳐 자매지인 '네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 6월 26일자 온라인판에 리서치 하이라이트로 공개되었습니다.

 

<연 구 개 요>

소재가 가지는 신축성 (stretchability)은 소재의 고유 물성으로 제어하기 쉽지 않다는 기존의 이해를 넘어서는 혁신적인 연구결과가 보고되었다.
카이스트 신소재공학과 전석우 교수와 김도경 교수, 그리고 미국 노스웨스턴 대학과 일리노이 대학 연구팀은 세계 최대 대면적 3차원 나노패터닝 기술을 근간으로 3차원 나노네크워크화 된 소재를 제작하여 소재가 가지는 고유 신축성 한계를 크게 뛰어넘는 소재를 만드는데 성공하였다.
이렇게 제작된 소재의 3차원으로 연결된 기공구조 안에 전도성 액체금속을 채워 넣어 최근 각광받고 있는 유연소자 (flexible device)의 핵심기술인 신축성 전극 (stretchable electrode)를 구현하였는데 이 전극은 220%의 인장 상황에서도 전도성의 변화 없이 LED램프를 성공적으로 구동하였다.
이 연구결과는 전자책 (ebook), 유연 디스플레이 (flexible display), 웨어러블 컴퓨터 (wearable computer) 등 다양한 차세대 전자소자 실현을 앞당길 수 있는 신축성 전극 제작 원천기술이다.
미래 IT 시장의 주역으로 기대되는 유연전자소자는 단순한 경량화의 범주를 벗어나 사용자의 사용편의성을 극대화하기 위하여 쉽게 접고 구부릴 수 있어야 하는 것은 물론 옷이나 패치 형태로 인간의 생활환경하에서 불편함이 없이 늘어나며 쉽게 손상되지 않아야 한다.
대부분의 전도성 물질들은 조금만 잡아당기면 전도특성을 모두 잃게 되지만 이번에 개발된 신축성 전극은 이러한 특성을 만족하여 원하는 성능을 구현할 수 있을 것으로 예상된다. 

소재의 신축성을 결정하는 인자는 무엇일까?
신축성은 소재가 가지는 고유 특성으로 소재를 구성하는 성분과 성분 간의 결합특성에 의해 결정이 된다.
유연소자에 대한 관심이 커지면서 소재의 신축성 한계를 늘리는 것은 매우 중요한 연구 테마로 떠오르고 있다.
기존의 소재 신축성 증대 방식은 대부분 늘어나지 않는 재료에 미리 주름을 주거나 변형에 순응할 수 있는 2차원의 평면 기공 (pore) 구조를 통해 구현되었다.
이는 아코디언이 늘어났다 줄었다 하는 것이나 신축성이 없는 종이가 파티 장식을 만드는 기법으로 가위로 자국을 내주면 크게 늘어나는 것과 같은 원리이다.
이에 비해 3차원의 네트워크 형태의 기공 구조는 높은 신축성과 응력집중 회피의 여러 장점이 있으나 이미 얇은 두께를 가지는 유연소자에 3차원 정렬 나노기공 구조를 제작하는 것은 높은 비용과 공정의 어려움으로 아직까지 실현되지 못하였다.

교신저자인 전석우 교수 연구팀에서는 연구팀이 보유한 세계 최대의 대면적 3차원 나노패터닝 기술 (위상차 근접장 나노패터닝, Proximity field nanoPatterning)을 활용하여 1X1 인치의 면적에 10 마이크론 정도의 두께를 가지는 3차원 정렬 나노기공 구조를 제작하였고 이를 템플레이트로 활용하여 원하는 물질을 침투시킨 후에 템플레이트를 제거하는 방식으로 대면적 3차원 나노네트워크 소재를 제작하였다.
이렇게 제작된 3차원 나노네트워크 소재의 기공구조는 서로 완벽한 정렬 상태로 잘 연결되어 있고 이 연결된 기공에 액체상의 전도성 물질을 주입하고 봉합을 하게 되면 외부의 응력에 의한 큰 변형에도 높은 전도도를 유지할 수 있게 된다.
기존의 신축성 전극은 100% 이상의 신축성능을 보인다고 하더라도 변형에 의한 전도성의 저하가 일반적으로 보고되고 있다.
하지만 이번에 새로 개발된 신축성 전극은 220%의 인장상태에도 전도성의 저하가 나타나지 않으며 또한 소재의 전도도 역시 기존의 보고된 어떠한 신축성 전극보다 우수하다.

본 연구는 전석우 교수 연구실의 박준용, 안창의 대학원생과 현가담 연구교수가 주요 실험을 진행하였으며 김도경 교수 연구실의 김동석 대학원생이 측정부분을, 미국 연구진이 컴퓨터 계산을 도와 진행되었다.
연구팀은 이 기술이 신축성 전극뿐만 아니라 다양한 나노구조 관련 연구와 응용에 큰 파급효과를 줄 것으로 전망한다.
자연계에 존재하는 많은 물질들은 구성원소나 원자나 분자간의 결합뿐만 아니라 그 물질이 가지는 3차원의 나노구조에서 기인하는 우수한 기계적, 광학적, 전기적 물성을 가지게 된다.
이러한 물성을 본 연구를 통해 개발된 대면적 3차원 나노패터닝 기술을 통해 앞으로 계속적으로 구현하게 될 것이다.


 

<전석우 교수>

1. 인적사항
○ 성  명 : 전석우
○ 소  속 : KAIST 공과대학, 신소재공학과
○ 연락처 : 042-350-3342,   http://fdml.kaist.ac.kr

2. 학    력
○ 서울대학교 재료공학과, 학사, 2000
○ 서울대학교 재료공학과, 석사, 2003
○ University of Illinois at Urbana-Champaign(UIUC), Materials Science and Engineering, 박사, 2006

3. 경력사항
○ 2008. 8 ~ 현재 KAIST 조교수
○ 2007. 1 ~ 2008. 7 미국 Columbia University 박사 후 연구원
○ 2006. 6 ~ 2006. 8 삼성전자 글로벌 인턴
○ 2005. 5 ~ 2005. 7 Dupont R&D Center 방문 연구원

4. 주요연구실적
○ 2011 대한금속재료학회상 신진학술상
○ 2010 카이스트 이원조교수 선정
○ 2010 국방과학연구소 특화센터 최우수 연구상
○ 2005 Intel-Racheff award (우수 대학원 연구상)

5. 출판
○ 국외논문 40여편 게재
○ 11개의 국내 특허, 2개의 해외 특허 보유

<김도경 교수>

 1. 인적사항
○ 성  명 : 김도경
○ 소  속 : KAIST 신소재공학과
○ 연락처 : 042-350-4118,   http://mse.kaist.ac.kr/~ncrl

2. 학    력
○ 서울대학교 요업공학과, 학사, 1982
○ KAIST 재료공학과, 석사, 1984
○ KAIST 재료공학과, 박사, 1987

3. 경력사항
○ 2008. 06 ~ 2011. 01 KAIST, 입학처장
○ 2007. 08 ~ 2008. 06 University of California Berkeley, USA, 방문교수
○ 2005. 06 ~ 2007. 08 KAIST, 나노과학연구소 소장
○ 1998. 03 ~ 1999. 02 National Institute of Science and Technology, USA, 객원연구원
○ 1994. 03 ~ 현재 KAIST 신소재공학과 교수
○ 1992. 02 ~ 1993. 01 University of California San Diego, USA, 초빙연구원
○ 1987. 09 ~ 1994. 02 국방과학연구소 선임연구원

4. 주요연구실적
○ 2011 교과부 기초연구우수성과 50선 선정
○ 2010 제20회 과학기술 우수논문상
○ 2007 세라믹학회 학술진보상
○ 2007 SBS문화재단 교수 해외연구지원 선정
○ 2001 한국과학재단 30대 우수연구성과

5. 출판
○ 국외논문 130여편 게재
○ 13개의 국내 특허, 2개의 해외 특허 보유

 

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한국원자력연구원이 방사선 육종 기술로 개발한 신품종 블랙베리로 만든 간 기능 개선 발효 음료 제조 기술이 ㈜헤베)에 이전됩니다.

이 기술은 한국원자력연구원 첨단방사선연구소 방사선실용화기술부 정일윤 박사팀이 지난해 개발한 기술로,  정 박사팀은 방사선 돌연변이 육종 기술을 이용해 간 기능 보호 성분 함량을 높인 신품종 블랙베리(품종명 '메이플')에서 유효 성분을 손실 없이 추출할 수 있는 기술을 개발했습니다.


신품종 블랙베리 메이플은 간 기능 보호 성분인 C3G(cyanidine-3-Glucoside)가 기존 블랙베리의 약 2.3배, 오디의 약 3배, 블루베리의 1.2배 가량 높게 함유됐습니다.

정 박사팀은 대표적 급성 간 독성 유발 물질인 사염화탄소(CCl4 ; carbon tetrachloride)를 인위적으로 유도한 실험용 쥐에 메이플 추출물을 투여했을 때, 대조군보다 간 손상 수치인 AST와 ALT가 현저히 낮아지는 결과를 확인했습니다.

또 메이플 추출물을 먼저 투여한 후 사염화탄소를 인위적으로 처리 했을 때에도 대조군에 비해 간 손상 수치가 확연히 낮아지는 것을 확인했습니다.

정 박사팀은 이 유효 성분을 알코올 발효와 초산 발효 및 저온 숙성 과정 등을 통해 손실 없이 최대한 추출할 수 있는 기술을 개발해 일반인들이 쉽게 복용할 수 있도록 음료화했습니다.

㈜헤베는 이 기술로 간 기능 개선용 드링크제를 제조 판매할 예정이며, 숙취 해소 효능이 입증될 경우 숙취 해소 음료도 제품화할 계획입니다.

이번 기술이전으로 한국원자력연구원은 정액 기술료 1억 원, 5년간 매출액의 3.0%를 경상 기술료로 지급 받게 됩니다.

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