우리얘기

지난해 말부터 소장 공백으로 어려움을 겪던 국가수리과학연구소가 새 수장을 영입했습니다.

기초과학연구원(IBS)는 최근 이사회를 열고 신임 국가수리과학연구소장에 김동수(52) KAIST 교수를 선임했습니다.

신임 김 소장은 서울대 수학과를 거쳐 미국 미네소타대에서 박사학위를 받은 뒤 KAIST 교수로 부임, 수리과학과 학과장과 자연과학대학장 등을 역임하며 과학적 소양과 행정 경험을 두루 갖췄다는 평가를 받고 있습니다.

이에 따라 수리연은 국가 수학연구 중심기관으로 역할을 수행할 수 있도록 역할과 기능을 개편하고 발전방향을 모색할 전망입니다.

한편 수리연은 지난해 10월 전임 소장의 중도 하차로 운영에 난항을 겪다가 지난달 기초과학지원연구원에서 IBS 부설기관으로 이관된 후 재기의 틀을 마련하고 있습니다.

무한한 태양을 전기에너지로 바꾸는 태양전지는 화석연료를 대체할 수 있는 차세대 그린에너지로,  특히 효율성이 높은 차세대 박막 태양전지 개발이 전세계으로 진행되고 있습니다.

그러나 지금까지 알려진 염료감응형 태양전지는 빛 흡수율이 낮고 초박막화가 어려워 효율을 높이는데 한계가 있었습니다.

최근 이를 해결하고자 빛을 잘 흡수하는 반도체 양자점을 이용해 효율 높은 박막 태양전지를 개발하려는 시도가 있지만, 지금까지는 최대 5~6%의 효율에 그치며 상용화에 미치지 못하고 있습니다.

■ 성균관대 박남규 교수팀이 유-무기물이 복합된 반도체 염료로 1/100만 m 이하의 얇은 산화물 전극을 이용해 광전변환 효율을 기존보다 두 배 이상 향상시킨 태양전지를 개발했습니다.

연구팀은 수 나노미터의 매우 작은 유무기하이브리드반도체 염료를 0.6 마이크로미터의 얇은이산화티타늄 필름에 흡착, 표준 태양광조건에서 세계 최고 효율인 9.7% 수준의 박막 태양전지를 개발했습니다.

박 교수팀이 개발한 양자점 감응 박막 태양전지는 페로브스카이트 염료를 스핀 코팅하여 1분 이내에 흡착할 수 있어, 12시간 이상 소요되는 유기염료에 비해 공정 시간이 단축되고, 또 높은 온도에서도 잘 견뎌 열 안정성도 보장됩니다

 또 페로브스카이트 염료를 이용한 박막 태양전지는 따로 보호막을 사용할 필요가 없어, 500시간 이상 대기 중에 노출되어도 효율이 일정하게 유지되는 등 장기 안정성에서도 탁월합니다.

(a) 고체 염료감응 태양전지 디바이스, (b) 고체디바이스의 단면구조, (c) 실제 디바이스의 단면을 보여주는 주사전자현미경 사진, (d) 이산화티타늄 필름과 투명전도성물질 계면 주사전자현미경 사진.

페로브스카이트 (CH3NH3)PbI3 무기염료 감응 고체형 박막 태양전지의 (a) 광전류-전압 곡선, (b) 파장에 따른 광자-전자 변환 양자수율 및 (c) 빛 세기에 따른 광전류 상관관계

염료감응형 태양전지에서 기존의 유기염료를 반도체 염료로 대체하면, 얇으면서도 효율이 높고 매우 저렴한 그리드패러티 차세대 태양전지를 개발할 수 있을 것으로 연구팀은 예상하고 있습니다.

이번 연구는 성균관대 박남규 교수가 주도하고 김희선 학생(제1저자)과 스위스 로잔공대 마이클 그랏첼 교수 등이 참여했습니다.

(오른쪽에서부터) 박남규 교수, 김희선 석박통합과정생(제1저자), 임정혁 박사과정생(공저자)

마이클 그랏첼(Michael Gratzel) 교수는 세계 최초로 염료감응형 태양전지(DSSC)를 개발한 사람입니다.

연구결과는 '네이처' 자매지인 'Nature Scientific Reports' 8월 21일자에 게재되었습니다.
(논문명: Lead Iodide Perovskite Sensitized All-Solid-State Submicron Thin Film Mesoscopic Solar Cell with Efficiency Exceeding 9%) 
 

<연 구 개 요>   Lead Iodide Perovskite Sensitized All-Solid-State Submicron Thin Film Mesoscopic Solar Cell with Efficiency Exceeding 9% Hui-Seon Kim, Chang-Ryul Lee, Jeong-Hyeok Im, Ki-Beom Lee, Thomas Moehl, Arianna Marchioro, Soo-Jin Moon, Robin Humphry-Baker, Jun-Ho Yum, Jacques E. Moser, Michael Graetzel & Nam-Gyu Park (Nature Scientific Reports, 2012. 8. 21. 출판) 1. 연구 내용   염료감응 태양전지는 식물이 광합성 작용을 모방한 차세대 태양전지로, 광합성을 할 때 빛을 전자로 변환하는 엽록소라는 천연염료 대신 인공적으로 합성된 염료를 TiO2(이산화티타늄) 나노입자에 붙여서 사용한다. 염료감응 태양전지의 작동원리는 이산화티타늄 표면에 흡착된 염료는 태양빛을 받으면 전자를 발생시키고 이 전자가 외부 회로를 통해 이동하면서 전기에너지를 생성한다. 전기적 일을 마친 전자는 전해질 또는 홀전도체를 경유하여 다시 염료의 본래 위치로 돌아와 태양전지를 순환하게 된다. 염료감응 태양전지는 두 가지 형태로 제조될 수 있는데, 염료가 흡착된 이산화티타늄 광전극과 산화환원 전해질로 구성된 액체형 구조가 있고, 다른 형태는 액체 전해질 대신 고체 홀전도체로 구성된 고체형 구조가 있다. 액체전해질은 주로 요오드 물질을 이용하게 되며, 고체형 홀전도체는 스피로(spiro)라는 물질을 이용한다. 액체전해질형은 이산화티타늄 필름 두께가 10 마이크로미터 이상을 요구하는 반면, 고체형은 1-2 마이크로미터로 더 얇은 박막구조가 가능하다. 액체전해질은 전해질 누액이 문제가 될 수 있지만 고체형은 이런 문제가 없는 보다 안정적인 태양전지가 가능하다. 최근 연구는 장기 안정성 문제를 해결하면서 박막화로 낮은 제조단가가 가능한 고체형 연구에 많은 노력을 집중하고 있다.    염료로 사용되는 물질로는 천연염료, 합성염료 등이 많이 사용되어 왔으며 주로 유기물질 (탄소, 수소, 산소, 질소로 이루어진 물질)로 구성되어 있다. 하지만 유기염료는 흡광계수 (빛을 흡수하는 정도)가 10,000-50,000 정도로 빛을 충분히 흡수하기 위해서는 이산화티타늄 두께가 10 마이크로미터 이상이 요구되는 반면, 무기물질 (주기율표에서 모든 원소)로 구성된 염료는 유기염료 보다 흡광계수가 10배 이상 높기 때문에 상대적으로 낮은 1-2 마이크로미터 두께의 이산화티타늄에서도 충분히 빛을 흡수할 수 있다. 이런 이유로 최근 고체형 박막 염료감응 태양전지에서는 무기물질을 나노크기의 양자점으로 이산화티타늄에 흡착하여 고효율화 연구에 주력하고 있다.     고체형 염료감응 태양전지용 무기반도체 염료로는 주로 황을 포함하는 물질, 예를 들면 CdS, Sb2S3 등이 연구되어 왔으며, Sb2S3 물질을 이용하여 효율 6.3%가 지금까지 알려진 최고 수준이었다. 하지만 고체형 염료감응 태양전지의 실용화를 위해서는 5-6% 효율 보다 더 높은 효율의 재료 및 소자기술이 요구된다.     본 연구에서는 페로브스카이트 구조를 갖는 (CH3NH3)PbI3 광흡수물질과 spiro-MeOTAD 홀전도체를 이용하여 표준 태양광 조건에서 9.7%의 고체형 염료감응 태양전지를 개발하였다. 페로브스카이트 광흡수염료를 약 0.6 마이크로터 두께의 나노기공크기의 다공성 이산화티타늄 필름에 스핀코팅 공정을 이용하여 2-3 나노미터 크기로 흡착한 후 홀전도체를 나노기공 안으로 완벽하게 스며들게 하여 고효율의 고체형 소자를 제작하는데 성공하였다. 특히 500 시간의 장기안정 테스트에서 제작된 고체형 염료감응 태양전지는 특별한 보호막 (encapsulation)을 사용하지 않은 상태에서도 효율이 매우 안정적으로 유지가 되는 점을 확인하였다.  2. 연구 결과 (1) 고체형 염료감응 태양전지 제작: 그림 1에서와 같이 식각된 투명전도성 기판에 20 나노미터 크기의 이산화티타늄 입자를 스크린 인쇄 또는 필름캐스팅 방법을 이용하여 약 0.6-1.5 마이크로미터 두께로 코팅한 후 페로브스카이트 (CH3NH3)PbI3 무기염료를 상온에서 스핀코팅법을 이용하여 이산화티타늄 입자 표면에 2-3 나노미터의 양자크기로 흡착한 후 spiro-MeOTAD 홀전도체를 적층하고 골드전극을 증착하여 제작하였다.  그림 1. (a) 반도체 양자점 감응 고체 염료감응 태양전지 소자, (b) 고체디바이스의 단면구조, (c) 실제 디바이스의 단면을 보여주는 주사전자현미경 사진, (d) 이산화티타늄 필름과 투명전도성물질 계면 주사전자현미경 사진 (2) 페로브스카이트 무기염료의 광흡수 특성: 이산화티타늄 나노입자 표면에 흡착된 페로브스카이트 무기염료는 분광학 분석기법을 이용하여 연구한 결과 밴드갭이 1.5 전자볼트로 가시광 빛을 효과적으로 흡수할 수 있는 구조를 가짐을 확인하였으며, 이산화티타늄과 홀전도체로 전자와 정공이 효과적으로 분리될 수 있도록 전도띠 (conduction band) 와 가전자띠 (valence band) 에너지를 가지고 있음도 확인하였다. 그림 2. 페로브스카이트 무기염료 (CH3NH3)PbI3 의 (a) 확산반사 분광스펙트럼, (b) Kubelka-Munk 형태로 전환한 스펙트럼, (c) (c) 자외선 광전자 스펙트럼 및 (d) 에너지 준위. (3) 광전변화 특성: 그림 3에서와 같이 솔라시뮬레이터를 이용 표준조건에서 광전류 및 전압 곡선을 얻었으며, 0.6 마이크로미터 두께의 이산화티타늄 필름을 이용하여 광전류 17.6 mA/cm2 및 광전압 888 mV 성능의 효율 9.7%를 확인하였다. 파장에 따른 양자수율을 측정한 결과 300에서 800 나노미터 파장의 빛을 효율적으로 전자로 변환하는 것을 확인하였으며 빛 세기에 따른 실험에서 전하분리가 효율적으로 된다는 사실도 확인하였다. 특히 서브마이크로미터 두께의 이산화티타늄 필름에서 9.7% 효율은 세계최고 수준으로 평가되었다.      그림 3. 페로브스카이트 (CH3NH3)PbI3 무기염료 감응 고체형 박막 태양전지의 (a) 광전류-전압 곡선, (b) 파장에 따른 광자-전자 변환 양자수율 및 (c) 빛세기에 따른 광전류 상관관계 (4) 이산화티타늄 필름 두께에 따른 광전변환 특성: 그림 4는 이산화티타늄 두께에 따른 페로브스카이트 무기염료 감응 고체 박막 태양전지의 광전변환 특성을 보여주고 있다. 약 1 마이크로미터 이하의 두께에서는 평균 8% 이상의 효율을 가지며 1 마이크로미터 이상에서는 광전압의 감소로 인하여 효율이 7% 수준으로 감소함을 알 수 있다. 특히 1 마이크로 이하의 서브마이크로미터에서 효율이 증가함을 알 수 있으며 0.6 마이크로미터에서는 9% 이상의 고효율이 확인되었다.  그림4. 이산화티타늄 필름두께에 따른 (a) 광전류, (b) 광전압, (c) 충진계수 (fill factor) 및 (d) 효율 (5) 펨토초 순간흡수 분광법을 이용한 효율적 전하분리 확인: 페로브스카이트 무기염료 감응 고체 박막 태양전지의 빛 조사 하에서 페로브스카이트 무기염료에서 발생된 전하 (전자와 정공)가 어떻게 분리되는가를 알기 위해 펨토초 (1015분의 1) 순간흡수 분광스펙트럼을 연구한 결과 1 나노초 이내에서 여기된 페로브스카이트가 재생되며, 산화된 페로브스카이는 매우 빠른 속도로 홀전도체에 의하여 환원됨을 확인하였다. 그림 5. 페로브스카이트 (CH3NH3)PbI3 무기염료의 펨토초 순간흡수 스펙트럼 (a) (CH3NH3)PbI3/Al2O3 (b) (CH3NH3)PbI3/TiO2, (c) Spiro/(CH3NH3)PbI3/Al2O3 및 (d) Spiro/(CH3NH3)PbI3/TiO2. (6) 장기안정성: 페로브스카이트 무기염료 감응 고체 박막 태양전지의 장기안정성을 조사한 결과 따로 보호막을 사용하지 않고도 500 시간동안 효율이 안정적으로 유기되는 것을 확인하였다 (그림 6) 그림6. (CH3NH3)PbI3 유무기하이브리드 반도체 염료 기반 고체형 박막태양전지의 장기안정성 테스트 결과

 

 용  어  설  명

유무기하이브리드반도체
유기물(탄소와 수소로 이루어진 물질)과 무기물(탄소, 수소 이외 원소로 이루어진 물질, 탄소 수소도 포함될 수 있음)이 복합된 반도체. 반도체는 일반적으로 무기물로만 구성 된다.

서브마이크로미터
1 마이크로미터 이하의 두께. 1 마이크로미터는 100만분의1 미터

흡광계수
빛을 흡수하는 정도를 나타내는 계수. 흡광계수가 높을수록 박막화가 가능

spiro-MeOTAD
홀전도체 물질로서 정확한 분자명칭은  2,2',7,7'-tetrakis-(N,N-di-p-methoxyphenyl-amine)- 9,9'-spirobifluorene.

IPCE (incident photon-to-electron conversion efficiency)
파장에 따른 광자를 전자로 변환하는 양자효율.

페로브스카이트
ABO3 또는 ABX3 화학식을 갖는 결정. A 양이온은 산소 (O) 또는 할로겐원소 (X)와 12 배위를 하고 B 양이온은 6배위를 하는 결정구조.

양자점 감응 염료감응 태양전지 (Quantum Dot Sensitized Solar Cell)
유기염료(색소)를 대신 나노크기의 반도체 광흡수체를 이용하는 염료감응 태양전지. 양자점 광흡수체는 전해질에 취약하기 때문에 액체전해질 대신 spiro-MeOTAD와 같은 홀전도체를 이용할 경우 안정성 문제를 해결할 수 있다.      

양자점
나노미터(10억분의 1미터) 크기의 반도체 결정

광전변환 효율 
햇빛을 전기로 바꾸는 효율로, 높을수록 더 많은 전기를 생산함. 기존 반도체염료감응형 태양전지는 최대 5~6%의 효율을 나타냄

차세대 박막 태양전지
염료감응형 태양전지(염료 이용), 유기박막 태양전지(유기고분자와 풀러렌 이용) 등

표준 태양광조건
태양전지에 입사하는 태양광의 세기가 1㎠당 100㎽ 조건(1태양조건) 

<박남규 교수>(교신저자) 1. 인적사항   ○ 소 속 : 성균관대학교 화학공학부 교수 2. 학력   ○ 1988 : 서울대학교  학사 (화학교육)   ○ 1992 : 서울대학교 석사 (무기화학)   ○ 1995 : 서울대학교 박사 (무기고체화학)   3. 경력사항 ○ 1996 ~ 1997 : 프랑스 ICMCB-CNRS, Postdoc Fellow ○ 1997 ~ 1999 : National Renewable Energy Lab (NREL), Postdoc Fellow ○ 2000 ~ 2005 : 한국전자통신연구원, 책임연구원 ○ 2005 ~ 2009 : 한국과학기술연구원 (KIST), 태양전지연구센터장 ○ 2009 ~ 현재 : 성균관대학교 화학공학부, 교수 ○ 2010 ~ 현재 : 교과부 연구재단 중견연구자(도약연구) 연구책임자 4. 수상실적   ○ 이달의과학기술자상 (2008년, 교육과학기술부)   ○ 경향전기에너지 국무총리상 (2008년, 경향신문)   ○ 듀폰과학기술상 (2010년, 듀폰코리아) 5. 주요연구업적 1. "Lead Iodide Perovskite Sensitized All-Solid-State Submicron Thin Film Mesoscopic Solar Cell with Efficiency Exceeding 9%", Nature Scientific Reports, 2012 (DOI: 10.1038/srep00591) 2. "Effects of Oxidation State and Crystallinity of Tungsten Oxide Interlayer on Photovoltaic Property in Bulk Hetero-Junction Solar Cell", J. Phys. Chem. C, 116, 13486 (2012) 3. "Improvement of mass transport of the [Co(bpy)3]II/III redox couple by controlling nanostructure of TiO2 films in dye-sensitized solar cells", Chem. Commun., 47, 12637 (2011) * Detailed publication list can be found at http://ngplab.skku.edu

이준호 서울대 교수가 '이달의 과학기술자상' 8월 수상자로 선정됐습니다.

이 교수는 선충 행동연구의 권위있는 연구자로 지난 20년간 꼬마선충을 이용한 다양한 연구를 수행했습니다.

최근에는 찰스 다윈의 '종의 기원'에서 조개가 새의 다리에 붙어 다른 곳으로 이동하는 현상을 설명한 것과 유사하게 특정한 종이 퍼져나가는 종의 확산 과정에 대한 과정을 '예쁜꼬마선충(C. elegans)' 연구를 통해 단일 신경세포 수준에서 처음으로 규명했습니다.

■ 이준호 교수는 서울대 미생물학과를 졸업하고 미국 캘리포니아 공대에서 박사과정 중 꼬마선충 연구를 시작하였으며, 그 이후로 20년 동안 이 분야를 심층 연구한 유전학자입니다.

이 교수는 소개된 연구 업적 이외에도 꼬마선충에서 △노화 및 수명 관련 연구 △지방대사 기전 연구 △근육병 원인 유전자 연구 △발생 조절 유전자의 신규 기능 연구 등을 수행해 최근까지 Cell Metabolism(2009년), PNAS(2009년), Development(2010년), Nature Genetics(2004년), JBC(2012년, 2009년) 등의 국제 학술지에 논문을 발표하는 등 꼬마선충 연구를 국제적으로 선도하고 있습니다.

■ 이준호 교수가 생명과학에서 최종적으로 밝히고자 하는 목표 중 하나는 뇌의 신비를 푸는 것입니다.

신경세포 덩어리인 뇌는 발생과 재생 및 진화라는 주제로 수년간 꾸준히 연구해 왔지만, 그 복잡성으로 인해 연구는 아직 초보 수준입니다.

예쁜꼬마선충은 단순한 신경세포로 구성되어 있어 뇌의 신비를 밝히기 위한 좋은 동물모델입니다.

이준호 교수는 이 단순한 동물에서 종의 확산 메커니즘으로 이용되는 행동인 닉테이션(Nictation)을 연구하고 있습니다.
 
예쁜꼬마선충은 생존과 번식에 부적합한 환경에 처하면 꼬리를 바닥에 붙이고 몸 전체를 들어 올려 흔드는 행동을 하여 다른 동물에 부착할 확률을 높이는데 이를 닉테이션이라고 합니다.

이 현상이 발견된 지 약 40년이 되었지만 선충의 생존 및 확산에 결정적인 역할을 하는 행동일 것이라는 추측만 있었을 뿐 지금까지 이를 분석할 방법이 없어 증명하지 못했습니다.

이 교수는 꼬마선충이 인위적으로 닉테이션 행동을 하도록 환경을 조성하여 손쉽게 연구할 수 있는 기반을 마련하고, 이 행동은 'IL2 뉴런'이라는 신경세포에 의해 조절된다는 것을 발견했습니다.

이는 찰스 다윈이 종의 확산 과정에 대한 가설을 세운 이래 처음으로 종의 확산 행동에 대한 세포학적 메커니즘을 밝혀 앞으로 종의 확산과 관련된 신경 네트워크의 진화적 의미 등 신경생물학의 새로운 연구 분야의 토대를 마련한 것입니다.

이 연구성과는 지난 2011년 11월 세계 최고 권위의 과학전문지 '네이처'의 대표적 자매지인 '네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience)'에 게재되었습니다.

<이준호 교수> ● 인적사항  ▶성명 : 이준호 (李俊昊)  ▶소속 : 서울대학교 생물물리 및 화학생물학과 ● 학    력 ▶1980 ∼ 1986       서울대학교 학사 (미생물학) ▶1987 ∼ 1989       서울대학교 석사 (미생물유전학) ▶1989 ∼ 1994       Caltech 박사 (발생유전학) ● 경    력 ▶2009.09-현재 ▶2004 - 2009 ▶1995 - 2004 ▶1994 - 1995 서울대학교 생물물리 및 화학생물학과 교수 서울대학교 생명과학부 부교수 연세대학교 생물학과 조교수, 부교수 UC Berkeley 박사후 연구원 ● 주요업적 : 꼬마선충 모델을 이용한 특정 행동 기전 규명 □ 꼬마선충에서 닉테이션이라고 하는 종의 확산 행동을 연구할 방법을 개발하고 이 행동을 조절하는 기전(mechanism)을 단일 신경세포 수준에서 규명 □ 꼬마선충 분자유전학 분야에서 세계적인 선도 연구를 수행해 왔으며, 3차원적 행동의 기전을 처음으로 규명함으로써 신경계 발생과 진화 연구 분야의 발전에 크게 기여

■ 이번 런던 올림픽 펜싱 종목 여자 에페 개인전에서 신아람 선수는 ‘멈춰버린 1초’ 때문에 금매달을 빼았겼습니다.

이 경기에서 이긴 독일 선수 하이데만은 최근 인터뷰를 통해 “1초가 남긴 했지만 그러나 그것이 1.99 초인지, 0.99초인지 아무도 알 수 없었고, 가장 큰 문제는 시계가 제대로 작동되지 않았다는 것”이라고 말하기도 했는데요.

타이머에 1초가 표시는 경우 실제 남은 시간은 1초 이하입니다.

그런데 이번에 공개된 비디오 판독에서 마지막 세 번의 공격에 걸린 시간은 약 1.42초여서 공정하지 못했음을 드러냈습니다.

■ 남자 자유형 200m 경기에서 박태환 선수는 2위로 터치패드를 찍었지만, 중국의 쑨양 선수와 동시에 1분 44초 93을 기록했습니다.

만약 0.001초 까지 측정이 됐다면 박태환 선수와 쑨양 선수의 우열을 분명히 가릴 수 있었을 것입니다.

■ 한국표준과학연구원(KRISS)은 최근 런던 올림픽에서 우리나라 선수들이 석연치 않은 판정으로 금매달을 놓치는 것과 관련해 스포츠 경기에 사용되는 타이머의 측정범위 정확도를 현행 100분의 1초에서 1000분의 1초로 강화해야 한다는 입장을 밝혔습니다.

또 시간의 정확한 측정을 위해 스포츠 타이머와 정확한 표준시를 일치시키는 것도 필요하다고 의견도 내놨는데요.

우리나라 표준시는 표준연의 9대 원자시계에서 생성되며, 이는 국제표준 세계협정시와 300억 분의 1초 이내에서 일치하도록 유지되고 있습니다.

이 표준시는 방송국이나 통신회사에서 전화선이나 인터넷을 통해 표준연 타임서버와 접속, 일치시키고 있으며, 일반 국민들도 표준연 홈페이지에서 ‘UTCk3 프로그램’을 다운받아 표준시를 자유롭게 이용할 수 있습니다.

<대한민국 표준시 정하는 KRISS-1> 한국표준과학연구원(KRISS)에서는 3백만 년 동안 1초도 틀리지 않는 대한민국 표준시계 KRISS-1을 개발해 보유하고 있다. KRISS-1은 순수 국내기술로 개발한 세슘원자시계로 우리나라를 대표하는 1차 주파수표준기(Primary Frequency Standard)다. 2008년 7월 말 발표된 이 시계는 기존 30만년에 1초 오차를 300만년에 1초로 줄여 정확도를 10배나 높였다. 이렇게 정밀한 시계를 만들 수 있는 나라는 한국을 포함해 7 곳(프랑스, 미국, 독일, 영국, 일본) 밖에 되지 않는다. 1초의 정의는 '세슘 원자가에서 나오는 복사선이 91억 9263만 1770번 진동하는 데 걸리는 시간'으로 1967년 국제도량형총회(CGPM)에서 결정됐다. 이 때 결정된 진동수는 주변 환경에 영향을 받지 않을 때를 전제로 한 것이다. 따라서 1초를 정확히 구현하기 위해서는 환경의 영향을 차단한 뒤 세슘원자의 고유한 진동수를 정확히 헤아려야 한다. 이에 연구팀은 자기장, 빛, 중력 등 세슘의 진동에 영향을 미치는 10 여 가지 주변의 물리적 요인에 의한 효과를 배제하여 정의된 1초를 구현하였다.  KRISS-1 개발 이전 한국은 세슘원자시계 등 해외에서 들여온 세슘원자시계 5대와 수소메이저 4대를 이용해 대한민국 표준시를 산정했다. KRISS-1이 2009년 2월 국제도량형국(BIPM)에 정식으로 등록되면서부터는 KRISS-1의 데이터가 선진국의 원자시와 나란히 실렸다. 시간 표준 분야에서 우리나라의 위상이 크게 높아진 것이다. 앞으로 KRISS 시간센터에서는 2013년을 목표로 1 억년 동안 1초가 틀리지 않을 정도의 정확도를 가진 세슘원자분수시계를 개발해 세계 최고 수준의 원자시계를 확보할 계획이다.

일반적으로 피부와 같이 내부 구조가 복잡한 매질은 들어오는 빛의 대부분을 그대로 반사시키고, 10% 이하의 극히 적은 빛만 투과시킵니다.

따라서 빛을 이용해 효과적으로 질병을 치료하기 위해서는 매질을 손상시키지 않고 빛 에너지를 원하는 깊이까지 그대로 전달해야 합니다.

■ 고려대 최원식 교수와 박규환 교수, 명지대 김재순 교수팀이 빛 에너지를 피부 속 깊은 곳까지 그대로 전달하는 방법을 개발해 빛을 이용한 질병치료의 효율을  높일 수 있는 가능성이 열었습니다.

연구팀은 우선 나노 입자로 구성된 복잡한 매질을 높은 투과도로 통과할 수 있는 특정한 빛의 패턴을 찾아냈습니다.

이어 액정을 이용한 디스플레이 장치로 특정한 패턴의 빛을 만든 후 복잡한 매질에 쏘여, 복잡한 매질 속을 투과하는 빛이 이론적으로 도달할 수 있는 최대까지(기존의 4배) 증폭시키는 실험에 처음으로 성공했습니다.

이번 성과는 물리적으로 복잡한 매질 내부에서 강한 보강간섭을 일으키는 공명모드를 찾아내고, 이 공명모드에 해당하는 빛을 쬐어 빛의 투과 에너지를 최대화시켰다는 것입니다.

또 이번 연구결과는 광열 치료와 광역학 치료 등 피부 손상 없이 높은 빛 에너지가 피부 속으로 전달되어야만 효율적으로 치료할 수 있는 광 치료기술에 모두 적용할 수 있기 때문에 향후 빛을 이용한 암세포치료 등의 효율성을 높이는데 크게 기여할 전망입니다.

이번 연구는 지난 30년간 물리학에서 이론적으로만 예측되었던 복잡 매질 속 공명모드의 존재를 가장 직접적으로 증명한 연구로 평가받고 있습니다.

연구결과는  광학 및 포토닉스 분야의 권위 있는 국제학술지인 'Nature Photonics (IF=29.278)'에 온라인으로(7월 22일) 발표되었습니다.
(논문명 : Maximal energy transport through disordered media with the implementation of transmission eigenchannels)

 용  어  설  명

투과행렬(transmission matrix)
빛이 복잡매질을 통과할 때 입사-투과 관계를 보여주는 행렬이다. 여러 각도의 입사파에 대한 투과파의 측정을 통하여 복잡매질의 투과행렬을 얻는다.

Eigenchannel
측정한 투과 행렬을 singular value decomposition(선형대수학의 행렬 대각화 방법) (T = USV*)하여 얻은 eigenvector이다. 여기서 S는 양의 실수인 singular value를 대각 원소로 갖는 정사각행렬이다. V 와 U는 eigenchannel의 input과 output을 그 열로 갖는 unitary 행렬이다. eigenvalue는 singular value의 제곱으로 얻을 수 있고 이것의 물리적 의미는 각 eigenchannel의 투과율의 기댓값이다.

공명모드
일반적으로 알고 있는 선형 공진기는 거울 두 개가 마주보고 있는 단순한 구조로 공진기의 크기에 맞는 조건의 파장의 빛에 대하여 보강간섭을 이루는 공명모드를 형성한다. 본 연구에서는 선형 공진기가 아닌 임의의 복잡매질에서의 보강간섭이 최대가 되는 공명모드를 구현하였다. 이 상태는 eigenvalue가 최대값을 갖는 eigenchannel이다.

매질(媒質, medium)
파동을 전달시키는 물질로, 대부분 매질의 탄성에 의해 파동이 전달됨

보강간섭(constructive interference)
같은 위상의 두 파동이 중첩될 때 일어나는 간섭으로, 마루와 마루 또는 골과 골이 만나 합성파의 진폭이 2배로 커짐

Nature Photonics
광학 및 포토닉스 분야의 가장 획기적인 연구 논문을 출판하는 저널로, 피인용지수(Impact Factor)는 2011년 기준 29.278 이며, 이는 광학 및 포토닉스(Optics and Photonics) 분야에서 1위이다 (SJR 기준).

<최원식 교수> 1. 인적사항  ○ 성 명 : 최원식 (38세)   ○ 소 속 : 고려대학교 물리학과 2. 학력  ○ 1993~1997  서울대학교 물리학과 학사  ○ 1997~1999  서울대학교 물리학과 석사  ○ 1999~2004  서울대학교 물리학과 박사 3. 주요경력  ○ 2004~2005  서울대학교 물리학과 연구원  ○ 2006~2009  Massachusetts Institute of Technology 연구원  ○ 2009~현재  고려대학교 이과대학 물리학과 조교수  ○ 2010~현재  Associate Editor, Biomedical Optics Express (SCI journal) 4. 주요업적  ○ Nature Methods 논문 (2007년), The Economist, printed edition에 소개됨  ○ Physical Review Letters 논문 (2011년), New Scientist 올해의 10대 뉴스에 선정됨  ○ 연구 논문 40여 편

<박규환 교수> 1. 인적사항  ○ 성 명 : 박규환 (53세)   ○ 소 속 : 고려대학교 물리학과 2. 학력  ○ 1978 - 1982  서울대학교 물리학과 학사  ○ 1982 - 1987  미국 Brandeis University 물리학과 박사 3. 경력사항  ○ 1987 ? 1988  미국 Brandeis University 박사후연구원  ○ 1988 ? 1990  미국 University of Maryland 연구원  ○ 1990 ? 1992  영국 University of cambridge 연구원  ○ 1992 - 2001  경희대학교 물리학과 조교수, 부교수  ○ 2002 - 현재  고려대학교 물리학과 교수 4. 수상 경력  ○ 2010 올해의 성도광과학상

<김재순 교수> 1. 인적사항  ○ 성 명 : 김재순 (56세)   ○ 소 속 : 명지대학교 이과대학 물리학과 2. 학력  ○ 1975~1980  서울대학교 물리교육학과 학사  ○ 1980~1987  서울대학교 물리교육학과 석사  ○ 1995~1999  고려대학교 물리학과 박사 3. 주요경력  ○ 1990~현재  EOSYSTEM(주) 연구소장  ○ 1999~2000 부원광학(주) 연구소장  ○ 2000~현재  제노시스(주) 기술이사  ○ 1998~현재  산업자원부 기술기획평가단 위원  ○ 2000~2002  인천대학교 겸임교수  ○ 2002~현재  KIST 외부위촉연구원  ○ 2004~2010 지식경제부 차세대 핵심요소 기술개발 나노프로젝트 단장  ○ 2002~2009 서울대학교 부교수  ○ 2010~현재 명지대학교 교수  ○ 2012~현재 지식경제부 반도체 디스플레이 검사장치개발 총괄책임

본 자료는 한국에너지기술연구원이 제주 해상에 설치한 해상풍력 플랜트에 관한 내용을 제주글로벌신재생에너지연구센터 경남호 박사가 작성한 것입니다.

이 자료에 관한 모든 권리는 한국에너지기술연구원에 있으며, 무단 전제, 부분 발췌, 변형 가공 등을 금지되며, 위반시 법적 조치가 불가피하니, 참고 자료로만 활용하시기 바랍니다.

연구개발특구지원본부가 27일 연구개발특구진흥재단으로 새롭게 출발합니다.

연구개발특구진흥재단은 지난 2005년 9월 대덕연구개발특구지원본부로 출범, 지난해 1월 대구와 광주가 특구로 추가 지정되면서 대덕특구를 포함해 3개 특구를 관할하며 연구개발특구지원본부로 명칭이 변경됐었습니다.

이번에 새로 출발하는 연구개발특구진흥재단은 대덕, 대구, 광주 등 3개 특구의 기획 및 총괄 조정기능을 강화하고, 각 특구별 책임경영을 강화하는 내용으로 조직을 개편합니다.

이에 따라 이사장 산하 기획관리본부와 전략사업본부 및 3개 특구에 각각 본부를 두는 5본부 체제로 개편하고, 대외정책과 육성사업에 대한 기획·총괄 기능을 세분화 할 방침입니다.

이 같은 조직 편제는 연구개발특구 육성 정책의 전략적 추진을 위한 총괄기능을 대폭 강화한 것으로, 대덕-광주-대구 특구의 상호 연계는 물론 각 특구별 여건에 맞는 사업 추진에 자율과 책임을 강화하기 위한 조치입니다.

이를 바탕으로 특구진흥재단은 연구성과 ▲사업화촉진, ▲벤처생태계 선순환체계 구축, ▲국내외 산학연 네트워크 활성화, ▲특구간 연계강화, ▲비즈니스 지향적 인프라 구축 등 5대 사업을 전략적으로 추진할 방침입니다.

한국항공우주연구원이 다목적실용위성 아리랑 3호가 7월 23일 촬영한 2012년 올림픽개최지 영국 런던 올림픽파크 영상을 공개했습니다.

이번애 공개된 위성영상은 해상도 0.7m의 고해상도로 올림픽 스타디움과 각 종목 주요경기장, 선수촌 아파트 등을 확인할 수 있습니다.

아리랑 3호는 지난 5월 18일 일본 다네가시마 우주센터에서 미쓰비시 H2A 로켓에 실려 궤도에 올라갔습니다.

<관련글>

아리랑 3호 영상 http://daedeokvalley.tistory.com/516

아리랑 3호 발사 연속 촬영 http://daedeokvalley.tistory.com/495

아리랑 3호 개발 과정 http://daedeokvalley.tistory.com/493

아리랑 3호 개발 에피소드 http://daedeokvalley.tistory.com/494

기존 항암제는 세포독성 부작용과 내성 발생에 따른 암 전이와 재발을 막지 못하는 한계가 있습니다.

이에 최근 개발되는 항암치료제는 암세포를 선택적으로 파괴하는데 초점이 맞추어져 이에 부합하는 자연살해세포를 활용한 면역치료법 개발이 활발히 시도되고 있습니다.

자연살해세포(Natural Killer cell)는 암세포만 선택적인 살해능력을 보이는 선천 면역세포로, 암세포의 발생과 증식, 전이, 재발을 효과적으로 억제할 수 있어 유망한 항암 면역세포로 주목 받고 있습니다.

자연살해세포는 특히 항암제에 대한 감수성이 적어 쉽게 내성을 보이며 암의 재발에 중요한 역할을 하는 암줄기세포(Cancer stem cell)를 효과적으로 제거할 수 있습니다.

하지만 자연살해세포의 정확한 활성화 기전이 규명되지 않아 자연살해세포를 새로운 치료제로 개발하는데 많은 어려움을 겪고 있습니다.

이는 자연살해세포가 다른 면역세포와 달리 다양한 면역수용체의 조합에 의한 통합적인 신호전달경로에 의해 활성화되기 때문입니다.

이 같은 이유로 기존의 자연살해세포를 이용한 치료법은 다양한 성장인자나 염증인자로 자연살해세포를 배양하여 항암활성을 증진시키는 비특이적인 방법에 의존하고 있습니다.

그러나 암 종류 및 개인별로 치료효과의 차이가 커서 자연살해세포의 정확한 활성화 기전을 바탕으로 항암활성을 최적화할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있습니다.

■ 울산대 의대 김헌식 교수와 미국 국립보건원 에릭롱(Eric Long) 박사가 항암 면역세포 중 가장 주목받는 자연살해세포(NK cell)의 활성을 제어할 수 있는 새로운 원리가 규명해 신개념 항암면역치료법 개발 가능성을 열었습니다.

연구팀은 자연살해세포의 활성을 조절하는 핵심제어 단백질(SLP-76)을 새롭게 규명하고 조절을 통해 자연살해세포의 활성을 최적화한 신개념 항암세포치료제 개발의 단초를 열었습니다.

SLP-76은 면역세포 활성화에 필요한 단백질복합체 형성에 핵심적인 어댑터 단백질입니다.

 연구팀은 자연살해세포가 암세포를 인지할 때 다양한 면역수용체들이 필요하며, 이들은 공통적으로 SLP-76를 통해 자연살해세포를 활성화시킴을 밝혀냈습니다.

특히 주목할 점은 SLP-76는 인산화를 통해 자연살해세포의 활성을 조절하는데, 암세포가 제거될 때만 SLP-76가 상호보완적으로 완전히 인산화 된다는 것입니다.

특정 NK 수용체 조합에 의한 SLP-76의 상호보완적인 인산화

즉 SLP-76의 완전한 인산화가 자연살해세포 활성화에 필수적으로, SLP-76가 자연살해세포 활성화를 제어하는 핵심스위치 역할을 함을 규명했습니다.

SLP-76의 상호보완적인 인산화에 의한 NK cell 활성화

또 SLP-76의 상호보완적인 인산화는 자연살해세포에서만 관찰되는 고유한 특징으로, 자연살해세포의 활성화 기전이 다른 면역세포와 근본적으로 다르다는 새로운 원리를 밝혀냈습니다.

이번 연구성과는 항암면역세포로 주목받는 자연살해세포의 활성조절기전이 다른 면역세포와 근본적으로 다르다는 새로운 원리를 밝혀낸 것으로, 향후 이를 활용해 자연살해세포 활성을 최적화하고 이를 통한 새로운 항암치료법 개발에도 기여할 수 있을 전망입니다.

연구결과는 세포신호전달분야의 권위지인 '사이언스 시그널링(Science Signaling)' 7월 10일자에 게재되었습니다.
(논문명: Complementary Phosphorylation Sites in the Adaptor Protein SLP-76 Promotes Synergistic Activation of Natural Killer Cells)

SLP-76의 상호보완적인 인산화에 의해 NK cell의 항암활성이 유도되는 것을 나타낸 모식도.

 용  어  설  명


항암면역세포 
암세포에 선택적인 항암 활성을 보이는 면역세포로 기존 항암제의 세포독성 같은 심각한 부작용이 거의 없음. 또한 기존의 항암치료 후에 남아있는 잔존 암까지 제거해주어 암의 재발과 전이를 방지할 수 있음. 무엇보다 기존의 항암치료와 병행치료가 가능하며 환자의 면역력까지 높여주어 암치료효과를 극대화 할 수 있음.

자연살해세포(Natural Killer Cell)
다양한 암세포에 선택적인 항암활성을 보이는 선천성 항암면역세포로서, 암세포의 발생, 증식, 전이를 효과적으로 억제할 수 있으며 더불어 암의 재발에 가장 중요한 암 줄기세포도 효과적으로 제거할 수 있어 유망한 항암면역세포로써 주목 받고 있음.
 
암 줄기세포(Cancer stem cell)
암세포의 모(母)세포로 줄기세포처럼 무한히 분열 증식하여 암의 재발에 중요한 역할을 함. 따라서 암을 완전히 제거하기 위해서는 이 세포를 반드시 제거해야 함. 대부분의 항암제에 쉽게 내성을 보임.

면역수용체
면역반응을 유도하는 일차적인 스위치로, 주로 면역세포의 표면에 발현되어 있음. 암세포나 병원균에 특이적인 다양한 외부인자를 인지하여 면역세포에 활성화 신호를 전달하는 역할을 함.

SLP-76
자극된 면역수용체는 다양한 단백질들과 복합체를 형성한 후 활성신호를 전달함. SLP-76는 이 단백질 복합체가 형성되고 안정화되어 면역반응이 일어나도록 하는 뼈대역할을 함.

Science Signaling지
세계 최고 권위 학술지인 Science의 첫 번째 자매지로서 세포신호전달분야의 가장 중요한 연구결과를 주간으로 발간하는 세계적으로 권위 있는 학술지.

<김헌식 교수> 1. 인적사항                            ○ 성 명 : 김헌식   ○ 소 속 : 울산대학교 의과대학 대학원 의학과    2. 학력사항  ○ 1990.3 - 1994.2    연세대학교 생명공학 학사     ○ 1996.3 - 2001.2    한국과학기술원 생명과학 박사       3. 경력사항   ○ 2000.12 - 2003.3     한국과학기술기획평가원 선임연구원  ○ 2003.09 - 2007.5    성균관대학교 의과대학 연구조교수  ○ 2007.05 - 2010.11  미국 국립보건원 Research Fellow  ○ 2010.12 - 현재  울산대학교 의과대학 대학원 의학과 조교수  ○ 2012.01 - 현재  대한면역학회, 전산운영위원장   4. 주요성과  Hun Sik Kim and Eric O. Long. 2012. Complementary Phosphorylation Sites in the Adaptor Protein SLP-76 Promote Synergistic Activation of Natural Killer Cells. Science Signaling. 5, 232, ra49. Hun Sik Kim, Asmita Das, Catharina C. Gross, Yenan T. Bryceson, and Eric O. Long. 2010. Synergistic Signals for Natural Cytotoxicity Are Required to Overcome Inhibition by c-Cbl Ubiquitin Ligase. Immunity. 32, 175-186. Hun Sik Kim, Myoung Sook Han, Kun Wook Chung, Sunshin Kim, Eunshil Kim, Myoung Joo Kim, Eunkyeong Jang, Hyun Ah Lee, Jeehee Youn, Shizuo Akira, and Myung-Shik Lee. 2007. Toll-like Receptor 2 Senses β-Cell Death and Contributes to the Initiation of Autoimmune Diabetes. Immunity. 27, 321-333.

전립선비대증은 40대 전후 남자들에게 많이 발병하는 우리나라에서 가장 흔한 남성 비뇨기 질환입니다.

우리나라 40세 이상 남성 중 약 28%정도가 전립선비대증 환자로 분류되고, 연령이 높아질수록 전립선비대증의 유병율도 비례해서 60대에는 약 60%가,  70대는 약 70%가 앓고 있는 만성질환입니다.

전립선비대증은 빈뇨, 절박뇨 등의 배뇨장애를 유발하며, 장기간 방치하게 되면 방광 및 신장 기능 이상을 초래하고 심할 경우 요도 폐색을 초래할 수도 있습니다.

■ 한국한의학연구원 신현규 박사팀이 동물 실험을 통해 육미지황탕(六味地黃湯)을 경구 투여 했을 때 전립선비대증(BPH)이 크게 개선된다는 사실을 밝혔습니다.

육미지황탕은 한의원과 한방병원 등 한방의료기관에서 가장 많이 쓰이는 대표 처방으로, 치료 효과 및 작용기전을 동물실험을 통해 밝혀낸 것은 이번이 처음이다.

신 박사팀은 △음성대조군(정상쥐-생리식염수 투여군) △전립선비대증 유도군(전립선비대증유도군-육미지황탕 비투여) △실험군(전립선비대증 유도군에 회당 각 200mg/kg 및, 400mg/kg 육미지황탕 투여) 등 총 4개 군에 각 7마리씩 시험을 실시했습니다.

실험군에 대해서는 육미지황탕을 4주간 매일 1회씩 경구 투여 후 전립선조직과 호르몬 및 단백질 분석검사를 통해 효과를 평가했습니다.

신 박사팀은 이번 실험에서 전립선비대증 유도군의 전립선 무게를 측정한 결과 정상 쥐보다 전립선 무게가 2배 이상 증가했고 전립선조직의 상피세포 과형성을 관찰했습니다.

육미지황탕을 경구 투여한 실험군에서는 전립선비대증 유도군의 전립선무게가 최고 54.5%까지 감소했고(200mg/kg는 54.5%, 400mg/kg는 50.8% 각각 감소), 전립선조직 내 상피세포의 과형성도 완화됐습니다(상피세포 두께가 200mg/kg는 36.3%, 400mg/kg는 37.4% 각각 감소).

또한 혈청 및 전립선내에 작용하는 전립선비대증의 주요한 원인 중 하나로 알려진 디하이드로테스토스테론(dihydrotestosterone)은 전립선비대증 유도군에 비해 육미지황탕을 투여했을 경우 혈청에서는 최고 36.2%(200mg/kg는 36.2%, 400mg/kg는 22.8% 감소), 전립선내에서는 최고 38.6% (200mg/kg는 38.6%, 400mg/kg는 31.6% 감소) 이상 감소했습니다.

정상 쥐보다 전립선비대증유도 쥐의 전립선 상피세포가 과형성됐고, 육미지황탕을 투여했을 경우 상당히 줄어들었음을 보여줌.

전립선비대증 유도 쥐의 경우 혈청 및 전립선 내 디하이드로테스토스테론의 양이 정상 쥐에 비해 크게 증가하는데 반해, 육미지황탕 투여 쥐의 경우 전립선비대증 유도 쥐보다 현저하게 디하이드로테스토스테론의 양이 감소함을 보여줌.

육미지황탕은 안전성 시험기준인 KGLP 인증기관을 통해 안전하다는 것이 검증된 한약으로, 향후 임상시험을 거쳐 장기 투여용 전립선비대증치료제로 활용될 전망입니다.

이번 연구결과는 'BMC Complementary and Alternative Medicine'에 게재됐습니다.
(논문명 : Inhibitory effect of Yukmijihwang-tang, a traditional herbal formula against testosterone induced benign prostatic hyperplasia in rats, IF=2.24)

 용  어  설  명

전립선비대증 (Benign Prostatic Hyperplasia, BPH)
호르몬이상, 비만, 음주, 나이 등의 다양한 원인에 의해 전립선이 증대된 상태를 말하며, 이로 인해  방광 하부의 소변이 나오는 통로를 막아 빈뇨, 절박뇨 (소변을 볼 때 뜸을 들여야 소변이 나오는 현상), 단절뇨 (소변의 흐름이 끊기는 현상), 방광의 배출장애가 일어나고 심한 경우 요도 폐색을 일으킬 수 있다.
 우리나라에서 전립선비대증은 가장 흔한 남성 비뇨기 질환이며, 남성 40세 전후에서부터 주로 발병한다. 현재 우리나라에 40세 이상 남성 약 28%정도가 전립선비대증 환자로 분류되고, 연령이 높아질수록 전립선비대증의 유병율도 비례하여 60대에 약 60%, 70대에 약 70%에 이른다.
이러한 유병율의 증가는 고령화 시대를 맞이하는 우리나라로서 매우 중요한 질환 중 하나임을 의미한다. 전립선비대증은 빈뇨, 절박뇨 등의 배뇨장애를 유발하며, 장기간 방치하게 되면 방광 및 신장 기능 이상을 초래하여 40대 이상 남성들에게 육체적·정신적 고통을 야기한다.
또한, 장기적인 치료를 요하는 질환으로 노동력의 상실과 함께 경제적 손실도 매우 큰 질병이다.
지금까지 알려진 전립선비대증 치료제들은 약물부작용이 큰 문제가 되고 있다.
따라서 효과가 뛰어나고 부작용이 적은 치료제의 개발이 절실히 요구되며 이를 위해서 식물에서 추출한 천연 물질을 이용한 치료제의 개발이 진행되고 있다.

육미지황탕 (六味地黃湯)
육미지황탕은 간(肝)과 신(腎)의 음(陰)이 모두 허(虛)한 병증인 간신음허증(肝腎陰虛證)의 대표적인 처방으로 임상에서 널리 활용되고 있다.
면역기능 조절 및 증가효과, 항산화 효과, 간기능 개선 효과, 골형성 증가 효과, 인지기능 강화, 항당뇨 등 육미지황탕의 효능에 대한 과학적인 결과 논문들이 많이 발표되고 있다.

테스토스테론과 디하이드로테스토스테론
대표적인 남성호르몬으로 남성생식기를 발육시키고 그 기능을 유지한다.
이러한 테스토스테론은 전립선에서 5-알파환원효소 (5-alpha-reductase)에 의해 디하이드로테스토스테론 (dihydrotestosterone)으로 합성되어 전립선조직의 과형성(hyperplasia)를 유발한다.
디하이드로테스토스테론은 전립선조직의 증식을 촉진하는 호르몬으로 전립선비대증에 있어 중요한 요소다. 이러한 테스토스테론으로 유발한 전립선조직 과형성 모델은 전립선비대증 치료에 있어서의 발병기전과 새로운 약물의 효능연구에 보편적으로 사용되고 있다.
또한 테스토스테론으로 유발한 전립선비대증 모델은 전립선상피세포의 과형성과 이로 인한 전립선 무게의 증가가 특징적이다.