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변혜령 ˙ 백무현 교수팀, 이온 쌍 형성을 통한 안정한 유기 레독스 흐름 전지 개발
우리 대학 화학과 변혜령 교수와 백무현 교수가 이끄는 공동 연구팀이 레독스 흐름 전지 구동 중 비수계 전해질의 조합 및 이온쌍의 형성에 따라 유기 분자의 전자 전달 과정이 변하는 원리를 해명했다.
최근 에너지 저장 장치(ESS, Energy Storage System)에서의 화재 위험성을 줄이기 위해 리튬 기반의 전지 대신 안정성과 경제성을 겸비한 레독스 흐름 전지(redox flow battery)가 새로운 대안으로 제시되고 있다. 상용화된 레독스 흐름 전지는 바나듐을 활물질로 사용하고 있지만, 최근 바나듐 원가의 가격 상승으로 인해 대체 활물질의 개발이 절실히 요구되고 있다. 특히 레독스 특성을 가지는 유기 분자를 설계하고 활물질로 활용한 연구는 전지의 성능을 대폭 개선할 수 있어 각광을 받고 있다.
공동연구팀은 분자당 두 개의 전자를 저장할 수 있는 나프탈렌 다이이미드(NDI, Naphthalene diimide)를 활물질로 사용한 비수계 레독스 흐름 전지의 연구를 진행했다. 먼저, 암모늄 기능기를 NDI에 도입하고 음이온 전해질 조절을 통해 아세토니트릴 전해액에서 NDI의 용해도를 최대 0.9 M까지 증가시켰다. 또한, 전기화학반응에서 NDI와 함께 사용되는 전해질의 양이온에 따라 산화환원 전위 및 레독스 흐름 전지에서의 충/방전 과정의 변화 이유를 규명하였다. 작은 크기의 리튬 이온(Li+)이온과 낮은 전자주개 특성을 가지는 용매(아세토니트릴)로 구성된 비수계 전해질 환경에서, NDI는 두 단계의 환원 과정이 유사한 전위에서 진행됨을 보였다. 이와 비교하여 큰 반지름을 가지는 포타슘 이온(K+)을 포함한 아세토니트릴 전해액에서는 NDI의 두 단계 환원반응 사이의 전위차가 크게 벌어짐을 관찰했다.
밀도범함수 계산 분석을 통해 환원된 NDI 음이온과 높은 전하밀도를 가지는 Li+ 이온은 결합이 강해지며 특정구조를 가지는 이온쌍이 형성됨을 예상하였으며, 적외선 분광 분석을 통해 이를 실험적으로 증명할 수 있었다. 반면, 낮은 전하밀도의 K+은 NDI 음이온과 약한 상호작용으로 이온쌍이 형성되기 어려우며, 따라서 K+ 은 NDI의 환원 전위 및 안정성에 영향을 미치지 않음을 보고했다.
전해질 양이온의 효과는 레독스 흐름 전지의 전압 및 에너지 전달 효율성에 그대로 반영되었다. Li+을 기반으로 한 전해질 하에서는 NDI의 두 전자전달 반응에서 각각 하나의 충/방전 전압을 유지하는 반면, K+ 기반의 전해질에서는 각각 두개의 충/방전 전압 곡선이 관찰되었다. 무엇보다도 Li+을 사용한 레독스 흐름 전지의 장점은 이온쌍 형성으로 인한 구조 크기의 증가로 크로스오버(레독스 활성분자인 NDI가 기공을 가지는 분리막을 지나 상대 전극으로 이동하여 용량을 감소시키는 현상)를 감소시킬 수 있었다는 점이다. 그 결과 0.1 M의 NDI를 음극 전해액으로 이용한 비수계 레독스 흐름 전지를 구동 시 약 1000 사이클 이후에도 84%의 용량이 유지되는 것을 증명하였다. 이는 Li+ 전해질에서의 충/방전 과정이 안정적이며 연속 사용 시 사이클 당 0.017%의 용량 감소만이 진행된다는 결과다.
이 연구는 삼성미래기술육성사업 및 기초과학연구원 등으로부터 지원을 받아 수행되었으며, ‘미국화학회지(Journal of the American Chemical Society)’에 2024년 2월 12일자로 온라인으로 발표되었다. (논문명: Stabilization of Naphthalene Diimide Anions by Ion Pair Formation in Nonaqueous Organic Redox Flow Batteries)
2024.02.20
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오펜하이머 같은 20대 박사 양성한다
우리 대학이 대학 학사과정 입학 후 7년 만에 박사학위를 취득할 수 있는 '3+4 TUBE(가칭, 이하 튜브) 프로그램'을 추진한다. 20대 박사를 특별 육성하기 위해 학사과정과 석박사통합과정이 연결되어 있다는 의미로 '튜브(TUBE)'라고 이름 붙인 이 프로그램은 학사 3년 과정을 포함해 총 7년 만에 박사학위를 받는 모델로 설계됐다. 최단 시간에 박사급 연구자로 성장·발전할 수 있는 경력경로를 제시하는 패스트 트랙(Fast Track)이다. 영재학교나 과학고의 영재교육 과정을 거쳐 만 18세에 KAIST에 입학한 학생이 튜브 프로그램을 활용하면 만 24세에 박사학위 취득이 가능해진다.
김용현 입학처장은 "유명한 물리학자인 오펜하이머와 파인만이 각각 23세, 24세에 박사학위를 취득한 사례처럼 우리도 이제 K-과학영재교육을 통해 24세 박사학위자를 배출할 수 있는 길이 열렸다"라며 의의를 강조했다.
튜브 프로그램은 학사과정 3학기나 4학기를 이수하고 일정 수준의 성적을 보유한 최상위 학생을 대상으로 한다. 선발된 학생은 밀착 지도 교수가 배정되는 등 특별한 혜택과 관리를 받게 된다. 학사 3학년인 연계과정 1년 차에는 기존 제도와는 다르게 대학원 과목을 자유롭게 수강할 자격이 부여된다. 이렇게 취득한 학점은 학사과정 졸업 이수학점을 채우는 것과 동시에 해당 과목의 대학원 과정 학점으로 동시에 인정된다. 또한, 대학원 연구실에 소속돼 기본적인 연구 활동을 수행하면서 각 학과 기준에 따라 박사진입에 필요한 추가적인 요건을 충족하게 된다. 이러한 과정을 거친 학생은 학사학위 취득 이후 곧바로 박사과정으로 진입해 이후 일반적인 석박사통합과정과 동일하게 박사학위 취득 과정을 밟게 될 예정이다.
병역 미필 남학생의 경우 박사 3년 차에 전문연구요원으로 편입될 수 있어, 20대 중반에 박사학위와 병역을 마치고 창업·취업·박사후연구과정 등 과학기술 분야에서 본인의 꿈을 마음껏 펼칠 수 있게 된다.
국내 타 대학에서도 학위 취득 기간을 단축해 우수한 학생을 조기에 상위과정으로 진입시키는 목적으로 연계과정을 운영하고 있다. 하지만, 우리 대학 튜브 프로그램의 핵심은 연계과정 1년 차에 학사과정 마무리와 박사과정 진입이 동시에 이뤄진다는 차별점에 있다. 속진 교육 제도를 시행해 온 기존의 풍부한 경험과 과학고나 영재학교 출신 학생이 타 대학보다 많다는 학교 특성을 적극적으로 반영한 결과다.
아울러, 영재교육 과정에서 선이수학점제(Advanced Placement, AP) 등으로 대학의 기초 교과목을 이수한 상태로 입학한 학생들이 튜브 프로그램을 효과적으로 활용하게 되면 선학점이수제도의 실효성을 높일 수 있다. 이를 통해 KAIST 교육 과정과의 연계성을 크게 강화하는 등 과학영재 발굴 육성 전략 차원에서도 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
우리 대학은 프로그램 도입을 희망하는 학과를 중심으로 빠르면 2024년에 선발 절차를 거친 후 2025년부터 본격적으로 연계과정을 시작할 계획이다. 과학고나 영재학교 출신이 아니더라도 충분한 동기부여가 되어 있는 재학생이라면 누구나 튜브 프로그램의 혜택을 누릴 수 있도록 운영할 방침이다. 이도헌 교무처장은 "튜브 프로그램은 학령 인구 감소 시대에 연구에 흥미와 재능이 있는 우수한 과학기술 인재들이 복잡한 절차 없이 KAIST에서 최대한 빠르게 훌륭한 연구자로 성장하는 새로운 길이 될 것"이라고 설명했다.
2023.12.12
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글로벌 유니콘 양자기업 자나두와 산학협력 MOU 체결
우리 대학이 글로벌 기업과 협력해 양자 분야 인재 양성 및 우수 기술 확보에 나선다. 양자대학원(원장 김은성)은 13일 오후 대전 본원에서 양자컴퓨터 분야의 글로벌 스타트업인 자나두(Xanadu)와 교육 과정 개발 및 인재 양성을 위한 협력 협정을 체결했다.
이 협정을 바탕으로 양자대학원과 자나두는 양자 컴퓨팅 및 양자 소프트웨어 프로그래밍 실습 위주의 전용 커리큘럼을 공동으로 구축해 교육에 활용할 예정이다. 자나두가 자체 제작한 오픈소스 소프트웨어인 페니레인(PennyLane) 및 클라우드 기반 하드웨어 등도 우리 대학 학생들에게 제공한다.
학계와 산업계의 격차를 좁혀가는 현장 중심의 교육을 통해 졸업과 동시에 양자기술 분야에 뛰어들 수 있는 준비된 인력을 배출하고 양자 분야의 기술 선진국으로 꼽히는 캐나다와의 지속적인 국제 협력도 강화할 계획이다. 양자대학원은 올해 2월 설립되었으며, 지난달 첫 신입생이 입학해 학사 운영을 시작했다. 양자 컴퓨팅, 양자 통신, 양자 센싱을 비롯한 양자기술 분야 전반에 걸친 석·박사급 인재 양성을 목표로 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)과 '공동지도교수제' 등을 도입해 협력하고 있다. 또한, 다각도의 산학협력을 추진하는 과정에서 미국과 중국에 이어 세계에서 3번째로 양자 우위(Quantum Advantage)를 달성한 자나두와 협력 협정을 맺게 됐다. 자나두는 캐나다 토론토에 소재한 양자컴퓨팅 유니콘 스타트업으로 전 세계 모든 사용자가 접근할 수 있는 실용적인 양자컴퓨터 제작을 목표로 연구 개발을 수행 중이다.
13일 열린 체결식에 참석한 크리스찬 위드브룩(Christian Weedbrook) 자나두 CEO는 "페니레인(PennyLane)이 KAIST의 교육 프로그램에 활용되는 것에 큰 기대를 걸고 있으며, 이러한 협력을 통해 양자 산업계에 즉시 투입될 수 있는 인재 양성에 기여할 수 있길 바란다"라고 전했다.김은성 양자대학원장은 "자나두를 양자대학원의 첫 번째 해외 MOU 파트너로 맞게 되어 기쁘다"라며, "두 기관의 협력은 양자 과학기술 분야에서 세계적으로 우수한 기술을 확보하는 것과 동시에 최고급 인력을 양성하는 주춧돌이 될 것"이라고 말했다.
2023.09.14
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미래정부리더십센터, NYU 워크숍 개최
우리 대학은 과학기술정보통신부와 인사혁신처에서 선발하여 KAIST에 훈련 파견한 국가 및 공공기관의 주요 부서 과장 및 임직원 20명을 ‘KAIST 미래과학기술정책과정’(2기생) 에서 2023년 1월부터 11월까지 10개월간 KAIST에서 다양한 분야의 첨단 과학기술을 교육하고 있다.
미래정부리더십센터 (Future Goverment Leadership Center, 센터장 김성희교수)는 동 과정의 교육효과를 제고하기 위하여 NYU 워크숍을 계획하고 뉴욕 대학(킴멜센터)에서 5.15.부터 5.26까지 10일간 LINDA G. MILLS(총장 내정자) 및 뉴욕시 공직자, 뉴욕대 교수, 사업가 등을 초빙하여 헬스케어, Big Data, AI 분야의 세미나를 개최했다.
세미나 목적은 4차 산업혁명을 선도하는 미래기술을 이해하고, 글로벌 선도대학인 NYU 견학을 통해서 지속 가능한 과학기술 및 R&D 정책을 위한 지식을 습득하고 KAIST 미래과학기술정책과정을 통해 배운 교육을 내제화 하여서 글로벌 선도 국가과학기술정책 수립에 기여하는 것이다.
세미나 첫날인 16일에 LINDA G. MILLS(총장 내정자)은 Welcome Speech에서 KAIST NYU Joint Campus를 통해서 뉴욕 대학과 KAIST는 교육, 연구, 창업등 다양한 분야에서 시너지 효과를 창출할 것을 기대 하고 있고, 특히, 바이오 의료공학, AI 융합 뇌학, AI 사이언스, 지속가능성 및 기후변화, 차세대무선통신, 디지털 정보 보안 등 6개분야를 중점적으로 공동연구를 할 것이라고 하였다. 동 강연후 상해 캠퍼스, 두바이 캠퍼스를 방문할 예정이다.
우리 대학 김성희 미래정부리더십센터장은 강연 보답으로 감사패와 카이스트 점퍼를 증정했다.
또한, ① KEVIN KIM (뉴욕시 중소기업청장)의 ‘뉴욕시의 중소기업 현황 및 정부의 지원 현황’ ② 윤윤진 교수 (KAIST) ‘ 도시 지능, 데이터와 인공지능을 통한 미래 기술의 프론티어‘ ③ 이해옥 교수 ‘Health Informatics in the US Healthcare Field: Creating an Age- Friendly Progrms’ ④ 여영식회장 ‘Sussess Story and Development case studies in New York’⑤ 여현덕교수(KAIST) ‘AI transformation in public ans private sector’강연을 들었다.
이번 행사는 UN 본부 견학과 한국 UN 대표부를 방문하여, 한국참사관으로부터 한국의 외교 현안과 문제점을 설명받고, 공직자로서 세계관을 넓히고 국가관을 정립하는 좋은 기회가 되었다.
2023.06.05
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KAIST 미래정부리더십센터(센터장 김성희 교수), 과학기술정책 교육과정 혁신에 기여, 과학기술정보통신부 장관상 수상
우리 대학은 지난 10개월간 KAIST 내 미래정부리더십센터에서 중앙부처 과장급 공무원중 공개경쟁을 통해 선발한 우수한 공무원 15명 교육을 위해서 KAIST 전일제 과학기술교육과정인 ‘미래과학기술정책과정(FSTP)’을 신설하여 총1,365시간동안 104개 주제학습의 첨단 과학기술 교육을 실시하였다.
동 과정의 교육생은 매주7시간씩 43주간 글로벌 첨단과학기술교육을 받았는데, 미래전략, 미래기술, 글로벌혁신, 지식재산 및 일자리 창출, 국정철학 및 리더십 등 5개 대주제 학습을 토대로 문술미래전략대학원 등 28개 학과 및 연구소 소속 85명 KAIST 교수, 외부 전문가 13명 도합 98명으로 구성된 강사진으로부터 미래전략 등 104개 주제학습을 수강하였다.
또한, 대덕연구단지내 한국전자통신연구원 등 12개 연구기관의 연구소를 견학을 하였는데, 이를 통해 각 연구기관의 현황, 애로사항을 청취함으로 향후 정책 수행에 반영함으로 민관이 서로 소통 하는 좋은 기회였고, 연구기관도 정부와 연구기관간 격의 없는 소통의 기회가 되었으며 명실상부한 과학기술이 접목된 국가정책과 과학기술의 융합된 새로운 식견을 갖춘 미래정책지도자를 양성하는 좋은 기회이라고 환영하였다.
따라서, 교육생 15명 전원은 KAIST ‘마이크로디그리’ (그중 2명은 문술미래전략대학원 교과석사 2023년 진학)를 받는등 교육성과를 인정받았다.
이러한 혁신적인 교육성과로 미래정부리더십센터장(김성희교수)는 2022년 과학기술정보통신부 장관상을 수상했다.
아울러 본 미래과학기술정책과정(FSTP)과정은 인사혁신처로부터 공무원 과장급 장기연수 교육프로그램중 “과학기술 인재양성”을 위해 국내 대학 최초로 개설한 우수한 교육과정으로 인정을 받았으며 2023년부터는 20명으로 확대되어 10개월간 KAIST 본원 미래정부리더십센터(FGLC, N28동)에서 운영중이다.
미래과학기술정책과정(FSTP, Future Government Science& Technology Policy Program)은 KAIST의 고유한 교육프로그램인, Education 4.0에 기반 한 온.오프라인 블랜디드 맞춤형 강의 및 토론, 현장학습, 발표 등 다양하고 새로운 교육방식을 활용하고 있는데, 특히 이광형 총장의 교육 방침인 QAIST(Question, Advanced Research, Internationalization, Start-up, Trust) 교육을 통해, 교수와 교육생이 벽이 없는 수평적 토론에서, 다양한 질문을 통해 본질적 이슈를 만들어 가며 심층적 결론을 도출하게 하는 질문 기반의 강의, 토론 및 발표의 혁신적인 교육을 하였다.
그중, 실패학습포럼에는 KAIST의 실패연구소와 함께, 실패 사례를 근간으로 발전적 미래 정책 추진 전략을 모색하는 실패 학습 커뮤니티와 관련 포럼을 추진하였는데, 교육생 스스로가 실패 관련 도서나 TED 강연을 통해 다양한 실패 사례를 발굴하여 실패 요인 분석 및 토론을 통해, 국민의 혈세로 만들어진 정부의 R&D 사업이 실패하지 않도록 그 방지책을 연구하며 모델을 개발하였다.
본 교육과정을 수료한 중앙부처 과장급 15명은, 4차 산업혁명을 주도하는 미래 기술을 이해하고, 국가 경쟁력 확보를 위한 기술 발전 전략과 지속 가능한 과학기술 및 R&D 정책 수립을 할 수 있는, 미래 정책 지도자가 될것이며, 궁극적으로는 미래 산업 생태계를 글로벌 관점에서 볼 수 있는, 글로벌 혁신을 통한 국가 일자리 창출의 안목을 갖춘 과학기술자가 될 것이다.
동 과정을 운영하는 KAIST 미래정부리더십센터는 KAIST의 4,5급 공무원 교육프로그램(AeG, ASP)들을 20년간 운영한 경험이 풍부한 김성희 초빙교수를 센터장으로 임명하였고, 그 외 문술미래전략대학원, 과학기술정책대학원 교수을 구성원으로 조직하여서 동 과정이 성공리에 맞추도록 만반의 준비를 하였다.
* AeG과정 (Advanced Public Innovation & eGovernance Program,공공혁신 eGovernace 고위과정) 5급 이상 공직자 교육프로그램
* ASP(Advanced National Future Strategy Program, 국가미래전략고위과정) 4급 이상 공직자 교육프로그램
2023.03.07
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글로벌 공공조달연구센터, 국내 기술 혁신 기업의 미국 시장 진출 지원
우리 대학이 경영대학 글로벌공공조달연구센터 주도로 약 900억 원 규모의 미국 조달시장에 16개 국내 기술 혁신 기업을 진출시켰다.
해외공공조달은 국제기구, 국가기관 등에서 발주하는 공사·용역·물품 등이 거래되는 시장이며, 여러 국가와 기관들이 공개적이고 전문화된 절차를 통해 조달을 진행하는 방식이 국제입찰이다.
글로벌공공조달연구센터는 지난해 미국 현지 조달 기업인 웨스트캅(Westcarb Enterprises, Inc.)과 협력해 미국 매사추세츠 주정부에 실험실 물품 및 장비를 공급하는 국제입찰을 공동 기획했다. 의료용품, 진단장비, 실험실 장비 및 비품, 안전장비 등의 납품이 가능한 국내 기술 혁신 기업을 모집하고 제안서 작성을 총괄했다.
웨스트캅은 지난달 최종 주계약자로 선정됐다. 공급사로 참여한 16개 국내 기술 혁신 기업들은 매사추세츠 주정부 및 카운티 및 전역의 공공기관과 대학 등에 자사 제품을 납품할 수 있는 공급조달업체 자격을 얻게 됐다.
매사추세츠주는 미국 최고의 생명과학 클러스터 및 바이오테크 허브로 손꼽히는 지역이다. 1,000여 개 이상의 바이오테크 기업과 연구소 및 병원, 매사추세츠 공과대학교(MIT)와 하버드 대학교 등 173개 대학의 소재지로 실험실 물품 및 장비 등의 안정적인 수요가 전망되는 곳이다.
다자공급계약(Multiple Award Contract) 기간은 2029년까지이며, 매사추세츠 주정부는 전자조달시스템을 활용해 약 750만 달러(900억 원)의 공공조달용 구매 예산을 운영할 예정이다.
미국 연방정부의 공공조달 시장은 17년부터 21년까지 연평균 약 5,696억 달러(약 700조 원)에 육박하는 대규모 시장이다. 그러나 한국 기업의 점유율은 2021년 기준 0.34%에 불과하며 이 또한 주한미군을 대상으로 하는 한국 내 조달이 대부분을 차지하고 있다.
이번 입찰을 공동 기획하고 제안서 작업을 총괄한 김만기 교수는 "해외 공공조달 시장에 대한 전반적인 이해는 물론 정보 자체가 부족한 탓에 국내기업의 시장 진출에 어려움이 있으나, 지속적인 역량 강화교육을 통해 충분히 극복할 수 있다"라고 말했다.
글로벌공공조달연구센터는 2천 페이지가 넘는 미국 연방조달규정(FAR) 전문을 16개월에 걸쳐 우리말로 번역하고 해설을 더한 규정집을 지난해 출판했다.
또한, 2018년부터 '국제입찰&공공조달 관리과정(이하, IGMP)'을 개설해 해외공공조달시장에 진출하려는 기업을 대상으로 입찰 사례 연구, 사업 개발, 제안서 작성 전략 등 이론과 실무를 아우르는 교육과정을 운영해왔다.
이번 입찰에 참여한 16개 기업 중 13개 기업이 IGMP을 수료했으며, 이들은 교육 종료 후에도 KAIST와 함께 글로벌 트렌드 및 국내·외 공공조달 사례를 연구하고 발주기관, 해외 정부기관, 조달전문기업 등과 협업할 수 있는 기회를 제공받았다.
이광형 KAIST 총장은 "해외 공공조달 시장에 대한 이해를 높여, 국내 기술혁신기업의 해외 시장 진출 확대를 위한 전략을 세울 필요가 있다"라고 강조하며, "앞으로 국내기업의 지속적인 역량 강화를 통해, 성능과 품질이 검증된 우수한 혁신제품들이 국내를 넘어 해외 조달시장에 적극 도전할 수 있기를 기대한다"라고 말했다.한편, KAIST 글로벌공공조달연구센터는 해외공공조달시장에 대한 전문 지식을 연구해 한국 기업의 사업영역을 해외로 확장하는 기회를 제공하기 위해 2018년 설립됐다. 국제 경쟁입찰 및 해외공공입찰을 위한 이론 및 실무를 교육하는 국내 유일의 공공조달관리과정(IGMP)을 운영하고 있으며, 신신제약의 美 보훈조달시장 주계약자 선정 지원, 씨젠, 진메트릭스, 솔젠트, SK 바이오 등의 해외 공공진출 사업을 지원해왔다.
2023.02.09
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폐암 전이를 막고 치료 가능한 세포로 되돌리는 원천기술 개발
고령화에 따라 암의 발생이 늘어나면서 암은 인류의 건강수명을 위협하는 가장 치명적인 질환이 됐다. 특히 조기 발견을 놓쳐 여러 장기로 전이될 때 암의 치명률은 높아진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 암세포의 전이 능력을 제거하거나 낮추려는 시도가 이어졌으나 오히려 중간상태의 불안정한 암세포 상태가 되면서 더욱 악성을 보이게 되어 암 치료의 난제로 남아 있었다.
우리 대학 바이오및뇌공학과 조광현 교수 연구팀이 시스템생물학 연구를 통해 폐암 세포의 성질을 변환시켜 암세포의 전이를 막고 약물에 대한 저항성을 제거할 수 있는 기술을 개발하는 데 성공했다고 30일 밝혔다.
조광현 교수 연구팀은 폐암 세포의 전이능력이 없는 상피(epithelial, 세포 방향성이 있어 유동성 없이 표면조직을 이루는 상태)세포에서 전이가 가능한 중간엽(mesenchymal, 방향성없이 개별적인 이동성을 가진 상태)세포로 변화되는 천이 과정(epithelial-to-mesenchymal transition, 이하 EMT)에서 나타나는 다양한 암세포 상태들을 나타낼 수 있는 세포의 분자 네트워크 수학모델을 만들었다. 컴퓨터 시뮬레이션 분석과 분자 세포실험을 통해 악성종양으로 증식하여 인접한 조직이나 세포로 침입하거나 약물에 내성을 가진 중간엽세포 상태에서 전이가 되지 않은 상피세포 상태로 다시 바뀔수 있도록 세포의 성질을 변환시켜주는 핵심 조절인자들을 발굴했다.
특히 이 과정에서 그동안 난제로 남아 있었던 중간과정의 불안정한 암세포 상태(EMT 하이브리드 세포 상태)를 피하는 동시에 항암 화학요법(chemotherapy) 치료가 잘 되는 상피세포 상태로 온전히 역전하는 데 성공했다.
우리 대학 김남희 박사과정, 황채영 박사, 김태영 연구원, 김현진 박사과정이 참여한 이번 연구 결과는 미국암학회(AACR)에서 출간하는 국제저널 `캔서 리서치(Cancer Research)' 1월 30일 字 온라인판 논문으로 출판됐다. (논문명: A cell fate reprogramming strategy reverses epithelial-to-mesenchymal transition of lung cancer cells while avoiding hybrid states)
암세포의 EMT 과정에서 불완전한 천이(변화과정)로 인해 발생하는 EMT 하이브리드 상태의 세포들은 상피세포와 중간엽세포의 특성을 모두 갖고 있으며, 높은 줄기세포능*을 획득해 약물저항성 및 전이 잠재성이 큰 것으로 알려져 있다. 불안정한 암세포 상태(EMT)는 매우 복잡하여 높은 전이 능력과 약물저항성을 가지는 EMT 하이브리드 세포 상태를 회피하면서 암세포를 전이 능력과 약물저항성이 제거된 상피세포 상태로 온전히 역전시키는 것은 매우 어려운 일이었다.
*줄기세포능: 줄기세포가 지속적 자가복제를 할 수 있도록 하는 세포내 신호전달체계
조광현 교수 연구팀은 복잡한 EMT를 지배하는 유전자 조절 네트워크의 수학모델을 정립한 후, 대규모 컴퓨터 시뮬레이션 분석 및 복잡계 네트워크 제어기술을 적용해 중간엽세포 상태인 폐암 세포를 EMT 하이브리드 세포 상태를 회피하면서 전이 능력이 상실된 상피세포 상태로 역전시킬 수 있는 세 개의 핵심 분자 타깃인 ‘p53 (암 억제 단백질)’, ‘SMAD4 (EMT를 조절하는 대표적 신호전달을 매개하는 중심물질로 SMAD 그룹에 포함된 단백질)’와 ‘ERK1/2 (세포의 성장 및 분화에 관여하는 조절인자)’를 발굴하고 이를 분자 세포실험을 통해 검증했다. 이러한 발견은 실제 인체 내 암 조직의 환경에서처럼 자극이 주어진 상황에서 중간엽세포 상태가 상피세포 상태로 역전될 수 있음을 증명해 그 의미가 크다.
암세포의 비정상적인 EMT는 암세포의 이동과 침윤, 화학요법 치료에 대한 반응성 변화, 강화된 줄기세포능, 암의 전이 등 다양한 악성 형질로 이어지게 된다. 특히 암세포의 전이 능력 획득은 암 환자의 예후를 결정짓는 매우 중요한 요소다. 이번에 개발된 폐암 세포의 EMT 역전 기술은 암세포를 리프로그래밍해 높은 가소성과 전이 능력을 제거하고 항암 화학치료의 반응성을 높이도록 하는 새로운 항암 치료 전략이다.
조광현 교수는 "높은 전이 능력과 약물저항성을 획득한 폐암 세포를 전이 능력이 제거되고 항암 화학요법치료에 민감한 상피세포 상태로 온전히 역전시키는 데 성공함으로써 암 환자의 예후를 증진할 수 있는 새로운 치료전략을 제시했다ˮ라고 말했다.
조광현 교수 연구팀은 암세포를 정상세포로 되돌리는 가역 치료원리를 최초로 제시한 뒤 2020년 1월에 대장암세포를 정상 대장 세포로 되돌리는 연구 결과를 발표했고, 2022년 1월에는 가장 악성인 유방암세포를 호르몬 치료가 가능한 유방암세포로 리프로그래밍하는 연구에 성공한 바 있다. 이번 연구 결과는 전이 능력을 획득한 폐암 세포 상태를 전이 능력이 제거되고 약물 반응성이 증진된 세포 상태로 되돌리는 가역화 기술 개발의 세 번째 성과다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자지원사업 등의 지원으로 수행됐다.
2023.01.30
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KAIST 첫 마이크로디그리, 반도체실무인력 양성과정 1기 수료식 개최
우리 대학이 25일 '시스템반도체설계 실무인력양성과정' 1기 수료식을 개최했다.
KAIST IDEC 동탄 교육장에서 열린 '시스템반도체설계 실무인력양성과정' 1기 수료식에서는 우리 대학 개교 이래 첫 마이크로디그리가 수여됐다.
'시스템반도체설계 실무인력양성과정'은 KAIST 반도체설계교육센터(소장 박인철, IDEC)가 지난 8월 개설했다. 산업 현장에 투입할 수 있는 실무 인력 양성을 목표로 아날로그 트랙 40명, 디지털 칩 설계 특화 트랙 40명 등 총 80명을 선발해 16주 동안 반도체 설계 전문 교육을 진행했다.
1기 교육생 중 교육과정의 85% 이상을 출석하고 과목별 평가에 통과한 62명이 정규 학위와 구분되는 별개의 미니 학위인 마이크로디그리와 IDEC 수료증을 받았다.
첫 마이크로디그리의 주인공이 된 김유연 씨(25, 경희대 전자공학과 졸업)는 "실습 문제를 해결하기 위해 머리를 맞대준 강사진과 진로에 대한 고민을 함께 나눠준 동기들 덕분에 첫 번째라서 더 뜻깊은 KAIST의 마이크로디그리를 받게 되어 기쁘다"라고 소감을 밝혔다.
이어, 김 씨는 "다양한 소프트웨어(EDA tool)가 지원된 덕분에 실무 현장과 가장 유사한 환경에서 칩 설계 과정을 경험할 수 있었다"라고 교육 과정을 평가했다.
김 씨는 수료식 이후 반도체 설계 전문 팹리스(Fabless : 반도체를 직접 생산하지 않고, 설계 및 기술 개발만 하는 기업) 스타트업에 입사할 예정이다. 교육생들을 대상으로 열린 협력 기업의 잡페어(Job fair)에 참가해 취업까지 연계됐다.
KAIST IDEC에서는 제2기 교육생 선발을 진행하고 있으며, 총 80명 선발에 530명이 지원해 약 7대 1의 높은 경쟁률을 기록했다. FPGA(Field Programmable Gate Array: 용도에 맞게 회로를 다시 새겨넣을 수 있는 비메모리 반도체) 특화 과정 및 아날로그 칩 설계 특화 과정의 교육을 운영할 계획이다.
박인철 KAIST IDEC 소장은 25일 열린 수료식에서 "배움에 대한 열정과 노력으로 교육과정을 이수한 수강생들의 수료를 축하한다"라며 "본 프로그램에서 배운 지식과 경험을 바탕으로 반도체 산업 발전의 선도적인 역할을 다해 줄 것"을 당부했다. 25일 열린 수료식에는 이광형 총장이 참석해 수료생들에게 마이크로디그리를 수여하고 격려했다.
2022.11.28
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박경렬 교수, 개도국 고위 정책관리자 대상 초청 강연 진행
우리 대학 과학기술정책대학원(원장 최문정) 박경렬 교수가 지난달 30일 12개 개도국 고위공무원을 대상으로 '지속가능발전을 위한 디지털 기술(Digital Technologies for Sustainable Development Cooperation)'을 주제로 초청 강연했다.
박 교수는 이날 강연에서 ▴데이터 중심의 거버넌스(Data for Governance) ▴디지털 전환(Digital Transformation) ▴포용적이며 지속가능발전(Inclusive & Sustainable Development)을 주제로 하는 연구 분야를 소개했다.
이와 더불어, 디지털 기술 발전 추이와 국제적인 추세, 국제기구와 주요 국가의 디지털정부 도입 및 운영 사례 등을 설명하며, 현장에 참석한 개도국 고위 정책관리자 방문단과 각국의 디지털정부 도입 현황 및 과제를 공유했다. 또한, 연구사례를 바탕으로 각 정부가 활용할 수 있는 정책 제안도 함께 이루어졌다.
이번 강연은 한국지능정보사회진흥원(National Information Society Agency, 이하 NIA) 주최한 '2022년 디지털정부 정책관리자 과정(2022 Digital Government Policy Management Course)'의 일환으로 진행됐다. 2014년부터 매년 운영되는 디지털정부 정책관리자 과정은 개발도상국 정부의 고위급 공직자들이 우리나라의 디지털정부 우수사례를 공유하고 협력 방안을 논의하는 초청 연수 과정이다. 전문가 강연, 현장 방문, 협력사업 기획안 작성 실습, 우리나라 디지털정부 관련 기업 면담 등 다양한 프로그램으로 구성되어 디지털정부 해외 진출 확대 계기를 마련하는 데 중요한 역할을 해왔다.올해는 디지털정부 분야에서 우리나라와 중점협력하는 12개국*의 고위공무원(차관급, 실·국장급) 16명이 참석했다. 이들은, 한국의 디지털정부 추진전략, 디지털정부 공통기반 인프라, 디지털정부 서비스 등 다양한 내용으로 구성된 교육과정에 참여했으며, 지난달 30일에는 KAIST를 방문해 개발도상국의 디지털 전환의 과제 및 국가별 사례 공유의 시간을 가졌다.
* 12개 중점협력국: 캄보디아, 도미니카공화국, 우간다, 네팔, 인도네시아, 페루, 볼리비아, 몽골, 세르비아, 가나, 파라과이, 과테말라 등
2022.09.08
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코로나19 바이러스의 높은 전파율은 위중증화 비율을 낮춘다는 연구 결과를 수리 모델로 입증
우리 대학 의과학대학원 신의철 교수, 수리과학과 김재경 교수 공동연구팀은 수학 모델 연구를 통해 ‘높은 바이러스 전파율은 궁극적으로 코로나19 위중증화 비율을 낮춘다’는 역설적인 연구결과를 발표했다.
2년 전부터 시작된 코로나19 팬데믹이 아직 종식되지 않은 가운데, 오미크론 변이주가 우세 종이 되면서 한국을 비롯한 세계 각국에서는 코로나19 환자 수가 급증하고 있다. 한편, 이러한 오미크론의 유행이 오히려 코로나19가 경증 호흡기 질환으로 토착화되는 것을 앞당기면서 코로나19 팬데믹의 종식을 가져올 수 있다는 조심스러운 전망들도 나오고 있다. 이와 동시에, 일부 유럽 국가들에서는 사회적 거리두기 등의 방역 대책을 완화하고 코로나19 이전의 일상생활로 돌아가는 정책을 취하기 시작하고 있다.
이렇게 코로나19 팬데믹의 미래가 아직 불분명하고 혼돈스러운 상황에서, 김재경 교수 및 홍혁표 석박사통합과정, 고려대 구로병원 감염내과 노지윤 교수, 신의철 교수 등으로 구성된 공동연구팀은 ‘바이러스 전파율이 변화하면 코로나19 토착화의 과정에서 어떤 일이 일어날까?’하는 질문에 대한 답을 구하기 위해 수학 모델을 만들어 분석했다.
이번 연구에서는 코로나19 바이러스에 대한 인체 면역반응을, 짧게 유지되는 중화항체 면역반응과 오래 유지되는 T 세포 면역반응으로 나누어 수학 모델에 적용하는 새로운 접근법을 택했다. 그리고 돌파감염이 빈번히 일어날 수 있지만, 돌파감염 후 회복하고 나면 면역반응이 다시 증강된다는 사실을 바탕으로 분석했다.
그 결과, 백신 접종률이 높은 상황에서는 바이러스 전파율이 높아지면 일시적으로는 코로나19 환자 수는 증가하지만 궁극적으로 코로나19 위중증화 비율이 낮아지면서 위중증 코로나19 환자 수는 줄어들고 결과적으로 코로나19가 경증 호흡기 질환으로 토착화되는 과정이 오히려 빨라질 수 있다는 역설적인 연구 결과를 얻었다.
연구팀이 가정한 바이러스 전파율이 높아지는 상황은, 실제에서는 사회적 거리두기 완화나 오미크론 등 전파가 잘 되는 변이주의 출현으로 일어날 수 있다. 이번 연구 결과는 오미크론 자체의 낮은 위중증 성질은 배제하고, 높은 전파율이 일으키는 결과를 예측한 것으로서 코로나19 토착화 과정에서 일어날 수 있는 일들을 잘 설명해 주고 있다.
연구팀은 연령이나 기저질환 유무에 따라 다르게 나타나는 위중증률을 수학 모델에서 고려하지 않은 제한점을 이야기하며, 특히 고위험군 집단을 대상으로 이번 연구 결과를 적용할 때는 주의가 필요하다고 설명했다. 또한 바이러스 전파율이 높아지는 상황에서 일시적으로 증가하는 코로나19 환자 수가 너무 많아지면 의료체계가 붕괴될 수도 있으므로, 이러한 점을 고려해 연구 결과를 신중하게 해석, 적용할 필요가 있다고 연구팀은 설명하였다. 따라서 향후 단계적 일상회복 정책으로 다시 전환할 때는 그 무엇보다도 위중증 환자를 수용할 병상 확보 등 의료체계의 정비가 중요하다는 점을 강조했다.
김재경 교수와 홍혁표 대학원생은 ‘코로나19 팬데믹과 같이 미래가 불투명한 상황에서 수학 모델을 잘 활용함으로써 인간의 직관으로는 유추하기 어려운 역설적인 연구결과를 얻었다’며 앞으로도 의학 연구에서 수학 모델을 적극적으로 이용하는 것이 중요하다는 점을 역설했다.
노지윤 교수와 신의철 교수는 ‘오미크론이 우세 종이 되고 코로나19 환자 수가 급증하는 현 상황에서 무조건 두려워만 할 것이 아니라 과학적 접근을 통해 미래를 예측하고 이를 정책에 반영하는 것이 매우 중요하다’고 강조했다.
이번 연구 결과는 2월 11일 字로 메드아카이브(medRxiv)에 공개됐다(논문 제목: Increasing viral transmission paradoxically reduces progression rates to severe COVID-19 during endemic transition).
한편, 이번 연구는 기초과학연구원, 한국보건산업진흥원, 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.
2022.02.14
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기술경영학부, ESG 최고 경영자 과정 개설
우리 대학 기술경영학부(학부장 조항정)는 기후위기 및 ESG 리스크에 대응하고 탄소중립 혁신을 선도하기 위한 최고경영자 과정(KAIST ESG Executive Program 이하 KEEP 과정)을 개설하고 지난 9일 대전 본원 동문 창업관에서 입학식을 개최했다. 경영 · 정책 · 기술교육을 통합한 최고경영자 과정으로는 국내에서 최초다.이광형 총장은 환영사를 통해 "그동안 KAIST는 2009년 국내 최초로 에너지 · 환경 · 물 · 지속가능성 문제해결을 위한 EEWS 대학원을 시작으로 2013년에는 기후변화 대응을 위한 경영 · 정책 · 기술 통섭형 국가 핵심 인재를 양성하는 녹색성장대학원을 최초로 설립하는 등 기술 및 사회혁신을 통해 기후변화 대응과 국가 경제의 지속 가능한 성장을 위해 노력해왔다"라고 강조했다. 이어, 이 총장은 "KAIST가 이번 ESG 최고경영자과정을 개설해 탄소중립 정책에 선도적으로 대응하고 산업혁신을 이끄는 국가적 리더를 양성할 수 있을 것"이라는 자부심과 기대감을 전했다. 이날 입학식에는 김명수 대전시 과학 부시장이 축사를 맡아 "KAIST가 시의적절하게 ESG 과정을 대전에서 개설한 것을 축하하며, 과학기술 혁신을 이끄는 KAIST가 개설한 최고위 과정을 통해 대한민국 ESG 경영을 선도해 나가길 기대한다"라는 메시지를 전했다.우리 대학 기술경영학부의 ESG 최고위 과정은 기후금융과 글로벌 협력방안, 전력시장 및 제조업의 혁신, 원자력 기술, 바이오에너지, 탄소 포집 기술, 등 탄소중립을 위한 핵심기술의 동향과 사업모델 등의 커리큘럼으로 구성되어 있다. 국내·외 상황과 글로벌 ESG 공시 동향에 관한 실질적인 지식을 쌓을 수 있어 ESG 경영환경의 급격한 변화에 빠르게 대처하려는 리더들의 관심을 모았다.KEEP 과정의 책임교수인 엄지용 녹색성장대학원장은 "국내외 최고 수준의 ESG 분야 강사진으로 구성한 최고경영자 과정을 통해 탄소중립을 위한 선도기술과 투자 기회에 대한 통합적 식견 및 현장 프로젝트를 바탕으로 한 통찰의 안목을 제공할 수 있을 것"라고 밝혔다. 이날, 입학식 첫 강연자로 나선 김명자 서울국제포럼 회장(전 환경부 장관)은 ‘ESG 개념의 진화, 시대적 의미와 전망’이라는 주제강연에서 ESG 경영은 선택이 아니라 필수라고 역설하며 한국형 특단의 통합적 실행체계의 필요성을 강조했다.
2021.12.14
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KAIST, 대학 최초 전문연구요원 인성·리더십 교육과정 개설
우리 대학과 육군교육사령부(사령관 중장 박상근)가 전문연구요원을 대상으로 『인성·리더십 교육과정』을 개설하고 11월 12일부터 시행 예정이다.
전문연구요원 제도는 병역대체복무제도 중 하나로 군소요 인원 충원에 지장이 없는 범위 내의 병역 인원 일부가 국가산업의 육성과 발전을 위해 병무청장이 선정한 대학에서 연구를 수행하는 것이다.
전문연구요원을 대상으로 한 이번 『인성·리더십 교육과정』은 우리 군의 우수한 교육 역량과 인적 자원을 KAIST에서 적극적으로 활용하고자 추진됐다. 우리 대학과 육군교육사령부 양 기관은 업무협약을 기반으로 총 7개월의 준비를 거쳐 9월 30일 성공적으로 시범 운영을 마쳤다. 공식적인 첫 교육은 11월 12일 총 26명의 교육생을 대상으로 본원 창의학습관에서 시행하며 이후 매월 진행 예정이다.
교육과정은 발표·토의·실습 위주의 참여형이며 MZ세대 트렌드에 맞는 영상 매체를 다수 활용한다. 주요 주제는 △전문연구요원으로서의 사명감과 안보 의식 △자신과 타인 성향 이해 △스트레스 관리 △비전 설계와 자기관리 △소통과 공감 능력 강화 △협력 등이다. 특히 경영학 및 리더십, 조직심리학을 전공한 육군교육사령부 육군리더십센터 소속 중령·대령들이 전문 강사로 참여하여, 실제 경험을 바탕으로 교육생의 민족의식을 고취하고 셀프 리더십을 함양할 예정이다.
우리 대학은 11월 시행 시점부터 『인성·리더십 교육과정』 대상자를 박사 전문연구요원 뿐 아니라 부설연구소 전문연구요원까지 확대할 예정이다. 또한, 내년부터는 박사 전문연구요원으로 신규 편입이 예정된 학생들이 편입 전에 이 교육과정을 필수로 이수하도록 확대할 계획이다.
본 교육과정 시행 준비를 위해 지난 9월 30일에는 시범 교육이 진행되었는데 시범 교육에 전문 강사로 참여한 육군교육사령부 엄상용 중령은 “열정적으로 실습하고 토론하는 학생들을 보며 보람을 느꼈다. 육군리더십센터의 탁월한 교관 역량과 우수한 콘텐츠를 통해 KAIST 전문연구요원의 역량 향상에 이바지할 수 있어 기쁘다”라고 전했다.
시범 교육에 참여한 산업 및 시스템공학과 박성혁 학생은 “일방적인 강의가 아닌 각기 다른 분야를 연구하는 4명이 한 팀으로 자유롭게 토론하는 점이 새로웠다. 또한, 다양한 분야의 전문가분들께 도움을 받으며 국가와 민족의 소중함, 사명감과 자부심을 느꼈다. 우수 연구를 향한 각오를 다질 뿐 아니라 과정과 방법을 구체적으로 생각해 볼 수 있어 뜻깊었다”라고 말했다.
우리 대학은 이번 『인성·리더십 교육과정』을 통해 전문연구요원을 과학기술자로서의 역할 뿐 아니라 ‘세계를 이끌 차세대 리더’로 양성할 것으로 기대하고 있다. 아울러 향후 군 복무 중인 학생들을 대상으로 원격수강 제도 도입을 검토하는 등 국방 부문과의 협력을 더욱 공고히 할 계획이다.
2021.11.15
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