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- 노벨 과학상 1호가 될수 있다, 이들이라면
- 한림원·本紙 선정, 젊은 과학자들 유지한 기자 입력 2020.10.14 03:00 2020년 노벨 과학상(물리·화학·생리의학상) 수상자가 가려졌지만 올해도 한국인 수상자는 없었다. 현택환 서울대 석좌교수가 화학상 수상 후보로 거론된 게 전부다. 노벨 과학상은 1901년부터 올해까지 32국에서 624명이 받았다. 미국·영국·독일·프랑스·일본이 수상자를 수백~수십명 배출했다. 중국에서 3명, 인도에서 2명이 나왔고, 터키·모로코·룩셈부르크·파키스탄인도 한 명씩 받았다. 하지만 120년간 한국인 수상자는 한 명도 없었다. 그래도 한국 과학의 미래는 있다. 한국의 경제 규모나 교육수준은 선진국에 많이 근접했다. 한국의 국내총생산(GDP) 대비 연구·개발(R&D) 투자 비율은 이미 세계 최고다. 여기에 묵묵히 연구에만 몰두하며 세계 과학계 주목을 받는 40대 젊은 과학자들이 있다. 13일 본지는 한국과학기술한림원과 함께 신소재, 인공지능(AI), 의학 등 분야에서 세계적으로 두각을 나타내는 젊은 과학자 6명을 선정했다. 한림원은 국내 과학기술 분야 석학들이 회원인 국내에서 가장 권위 있는 과학자 단체다. 남기태(43) 서울대 재료공학부 교수는 인공 광합성 등 생명체의 원리를 모방한 신소재를 연구하고 있다. 김형범(45) 연세대 의대 교수는 유전자 가위의 효율을 인공지능(AI)으로 예측한 의과학자다. 서창호(42) 한국과학기술원 전기 및 전자공학부 교수는 자율주행차 충돌 예측 시스템 등에 AI를 적용하고 있다. 김범경(42) 연세대 의대 교수는 B형 간염에 의한 간암 발생을 예측할 수 있는 모델을 개발했다. 최제민(43) 한양대 생명과학과 교수는 자가 면역 질환 연구에서, 박호석(43) 성균관대학교 화학공학부 교수는 안전하고 높은 성능의 에너지 저장 장치 개발 분야에서 주목받고 있다. 한민구 한림원 원장은 “국내 젊은 과학자들 가운데 10년 이내에 노벨상급 궤도에 오를 사람이 많다”면서 “정부와 기업이 장기적으로 잠재력 있는 연구자들을 밀어주면 곧 구체적인 성과가 나올 것”이라고 말했다. 출처 : https://www.chosun.com/economy/science/2020/10/14/PBZRCWXD4NBHLMEXBCFAO74KSU/?utm_source=kakaotalk&utm_medium=shareM&utm_campaign=Mnews
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- 작성일 2020-10-15
- 조회수 593
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- 에너지과학과 이영희 교수, 4층짜리 단결정 그래핀 대면적 합성에 성공
- 에너지과학과 이영희 교수, 4층짜리 단결정 그래핀 대면적 합성에 성공 에너지과학과 이영희 교수(IBS 나노구조물리연구단장)가 삼성종합기술원(반 루엔 뉴엔), 부산대(정세영) 공동 연구진과 함께 4층에 이르는 다층 그래핀을 단결정으로 성장시키는 합성법을 개발했다. 4층짜리 균일한 그래핀은 최초일 뿐만 아니라, 장비 크기에 따라 수십~수백 제곱센티미터 대면적으로 합성할 수 있어 반도체 고집적 전극 및 다양한 광전극소자등에 응용할 것으로 기대된다. 고성능 그래핀 합성에는 일반적으로 화학기상증착법(CVD)이 쓰인다. 구리와 같은 금속 박막 위에서 그래핀을 성장시키는데, 금속 기판이 촉매 역할을 해 주입된 탄화수소를 분해하고 흡착하는 원리다. 이 때 사용하는 금속의 탄소 용해도에 따라 층수가 조절된다. 구리처럼 낮은 용해도를 가진 금속은 단층 그래핀을 만들고, 니켈처럼 높은 용해도의 금속은 다층 그래핀을 만든다. 그러나 다층 그래핀은 층수가 불균일해지는 문제 때문에 고품질로 만들기 어려웠다. 이를 해결하기 위해 연구진은 탄소 용해도가 높은 구리 기반 합금을 만드는 데 초점을 맞추고, 여러 시도 끝에 구리-실리콘(Cu-Si) 합금을 만드는 방법을 개발했다. 먼저 화학기상증착 장비에서 기판이 들어가는 부분인 석영(SiO₂) 튜브에 구리 기판을 넣고 900 oC 고온으로 열처리했다. 이 때 튜브에 포함된 실리콘이 기체로 승화돼 구리판에 확산되며 구리-실리콘 합금이 형성된다. 이후 메탄 기체를 주입해, 메탄의 탄소 원자와 석영 튜브의 실리콘 원자가 구리 표면에 균일한 실리콘-탄소(Si-C) 층을 만들도록 했다. 이 층이 앞서 합성한 구리-실리콘 합금의 탄소용해도를 제어한다. 공동 제 1저자인 반루엔 뉴엔 박사는 “아이디어를 내고 균일한 실리콘-탄소 층 제조법을 찾아내기까지 2년의 시행착오가 있었다.”고 설명했다. 이렇게 만든 기판으로 실험한 결과, 기존의 불균일한 다층 그래핀 합성과는 달리 1, 2, 3, 4층의 균일한 다층 그래핀 제조에 성공했으며, 메탄 농도에 따라 층수 조절이 가능함을 보였다. 이는 각 층이 정확히 같은 각도로 겹치면서 반도체 웨이퍼에 견줄 수 있는 크기이며, 대면적 고품질 다층 그래핀을 4층까지 합성한 최초의 연구다. 이영희 교수는 “이번 연구는 높은 온도의 구리-실리콘 합금 합성을 통해 균일한 다층 그래핀을 성장한 새로운 방법이며, 기존에 일반적인 증착 방법으로는 불가능했던 고품질 다층 그래핀 제조에 성공했다”며 이번 실험을 통해 화학기상증착법으로 균일한 다층 그래핀 성장이 가능함을 보였다고 의의를 밝혔다. 이번 연구는 구리 전극을 대체할 고집적 전극 및 그래핀을 반도체 기판으로 이용한 다양한 소자 기술에 기여할 것으로 예상된다. 연구진은 앞으로 대량 합성 실험을 반복할 때 석영 튜브가 손상되는 문제를 해결하고 품질 안정성을 높이는 연구를 수행할 예정이다. 이번 연구성과는 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology, IF=31.538) 誌 에 7월 28일 0시(한국 시간)에 게재되었다. 출처 : https://www.skku.edu/skku/campus/skk_comm/news.do?mode=view&articleNo=84373
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- 작성일 2020-07-29
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- 에너지과학과 이영희 교수, 2020년 봄 한국물리학회 성봉물리학상 수상
- 에너지과학과 이영희 교수, 2020년 봄 한국물리학회 성봉물리학상 수상 에너지과학과 이영희 교수가 2020년 봄 한국물리학회에서 성봉물리학상 수상자로 선정되었으며, 7.13(월)~7.15(수)에 개최된 제96회 정기총회에서 수상하였다. 성봉물리학상은 한국물리학회 회원으로 다년간 연구업적이 탁월하여 물리학 발전에 지대한 공적이 있을 뿐 아니라, 물리학 전문분야에서 지도적인 역할을 하여 한국물리학계의 발전을 위해 현저한 공적이 있는 개인에게 수상한다. 이영희 교수는 CNT와 2차원 반데르발스 나노구조 물질에 관한 깊이 있는 연구결과를 기반으로 새로운 2차원 이종 나노구조물질 성장과 신기능 물성에 관한 연구를 활발하게 수행하였으며, 이로 인해 나노구조 물질 분야의 새로운 지평을 개척한 점을 인정받아 수상하게 되었다. 출처 : https://www.skku.edu/skku/campus/skk_comm/news.do?mode=view&articleNo=84243&article.offset=0&articleLimit=10
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- 작성일 2020-07-21
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- 화학공학/고분자공학부 박호석 교수 및 생명물리학과 조규진 교수, 과기부 기초연구지원 리더연구와 우수연구센터로 선정
- 과기부 '기초연구지원' 리더연구 17명·우수연구센터 18개 선정 기초연구실 100개 선정…49개 과제 연구책임자 40대 이하 (서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 과학기술정보통신부는 국내 최고 수준의 기초연구자를 지원하는 리더연구 지원대상 17명과 우수연구집단을 지원하는 우수연구센터 18개를 선정했다고 1일 밝혔다. 개인연구 사업인 리더연구에는 자연과학분야에서 고려대 안정근 교수(별핵합성반응연구단) 등 5명, 생명과학분야 한국과학기술원(KAIST) 임대식 교수(조직 항상성 및 재생을 위한 세포 가소성 연구) 등 4명, 기초의과학분야 서울대 정연석 교수(면역지질대사 제어연구) 등 2명이 선정됐다. 또 공학분야에서 서울대 박호석 교수(2차원 엘리멘터리 표면 레독스 에너지저장 연구단) 등 3명, ICT 융합분야에서 연세대 박정욱 교수(에너지 대전환 전력망 연구단) 등 3명이 선정됐다. '리더연구'에는 1인당 연평균 8억원씩 9년간 약 70억원의 연구비가 지원된다. 올해는 신청자 103명을 대상으로 예비평가, 해외평가, 발표평가, 토론평가 등을 거쳐 17명이 선정됐다. 40대 이하 연구자가 7명이 선정됐고, 기초의학 분야에서는 주영석 KAIST 교수가 30대로는 유일하게 리더연구를 수행하게 된다. 10인 내외 우수 연구집단에 연 14~20억원씩 7년간 지원하는 '선도연구센터'에는 76개 연구집단 중에서 성장가능성, 공동연구 수행계획의 우수성 등을 평가해 18개 센터가 선정됐다. 이학분야(SRC)에서 양자동역학의 난제인 양자 결맞음 현상을 규명하기 위한 포항공대 '양자동역학연구센터 등 5개 센터, 공학분야(ERC)에서 스마트 포장, IoT 및 바이오칩 산업에 기여할 수 있는 성균관대 'R2R 인쇄 유연컴퓨터 개발연구센터 등 5개 센터가 선정됐다. 기초의과학분야(MRC)에서는 최근 신변종 바이러스 감염을 통해 알려진 폐섬유증을 연구하는 충북대 '중증폐질환 연구센터' 등 연구센터 4곳이 선정됐으며, 지역혁신선도연구센터(RLRC)에는 부산대(친환경 스마트선박), 강원대(바이오신약), 전남대(디지털 생체의료), 충남대(바이오의약 소재 및 진단) 연구센터들이 선정됐다. 3~4인의 소규모 집단연구를 지원하는 '기초연구실'에는 올해 총 100개가 선정됐다. 매년 5억원씩 3년간 지원한다. 올해는 젊은 연구자 육성을 강화하기 위해 신진연구 인력 참여를 의무화해 선정과제 49%(100개 중 49개)의 연구책임자가 40대 이하로 구성됐다. 수도권 대학에서는 서울대에서 8개 과제가 선정돼 가장 많은 신규과제가 선정됐고, 한양대가 7개로 뒤를 이었다. 지역대학에서는 27개 과제가 선정됐으며, 경북대가 5개 과제로 가장 많이 선정됐다. scitech@yna.co.kr <저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>2020/07/01 12:00 송고 출처 : https://www.yna.co.kr/view/AKR20200701029300017?input=1195m
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- 작성일 2020-07-13
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- 유전체 빅데이터로 범인 잡는다…테라젠바이오·성대 연구협약
- 테라젠바이오는 성균관대학교 과학수사학과와 유전체 빅데이터를 활용해 법과학 분야에서 공동연구를 하기로 양해각서(MOU)를 체결했다고 24일 밝혔다. 양측은 유전체 빅데이터 기반의 유전계보학과 피노타이핑 연구 등에 힘쓰기로 했다. 유전계보학은 최근 허용된 소비자 직접의뢰(DTC) '조상 찾기'에 쓰인다. 또 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 등 바이러스와 미생물의 기원 및 변이 등을 확인하는 분야에도 널리 활용된다. 피노타이핑은 DNA로 특정인의 인종과 나이, 피부색, 머리카락 색, 눈동자 색 등을 파악하는 기법이다. 양 기관은 여기에 유전체 빅데이터를 적용해 정확도를 높일 계획이다. 황태순 테라젠바이오 대표는 "이번 협약으로 유전체 빅데이터 기반의 과학수사 및 유전계보 분야 연구가 활성화되고, 분석 결과에 대한 신뢰도도 높일 수 있을 것"이라고 말했다. key@yna.co.kr <저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>2020/06/24 10:06 송고 출처 : https://www.yna.co.kr/view/AKR20200624055500017?input=1195m
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- 작성일 2020-07-02
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- 신소재공학부 이내응 교수 연구팀, 지능성이 내재된 인체 모방 인공 촉각기 개발
- 신소재공학부 이내응 교수 연구팀, 지능성이 내재된 인체 모방 인공 촉각기 개발 - 인체 감각기관의 유사 시냅스 기능을 최초로 모방하여 지능성 내재형 인공 촉각기 개발 - 차세대 뉴로모픽 감각인지 시스템, 지능형 전자피부, 엣지 인공지능 등에 새로운 패러다임 제공 신소재공학부 이내응 교수 연구팀(제1저자 이유림 석박통합과정생)은 유연성 강유전체 나노복합체를 적용해 인체 감각기관의 유사 시냅스 기능과 구조를 모방하여 지능성이 내재된 유연성 인공 촉각기를 개발했다고 밝혔다. 최근 기계학습 및 인공지능이 핵심 산업기술 분야로 대두되면서 인체의 뇌를 모방한 시냅스 소자와 감각기관을 모방한 센서를 개발하는 연구가 활발히 진행되고 있으나, 시냅스를 포함하는 정보처리 프로세서와 정보를 입력하는 센서를 독립적으로 개발하고 있어 근본적인 센서 신호처리 데이터의 병목현상을 해결하는 데 어려움이 있다. 이에 연구진은 인체 촉각 감각기관의 메르켈 감각 수용체와 감각뉴런 말단 사이의 유사 시냅스 연결 구조를 모방하여 이 문제를 해결하고자 했으며, 인체 감각인지 과정에서 뇌뿐만 아니라 감각기관 또한 자체적으로 1차 정보처리를 하고 유사 시냅스 기능을 통해 고차원의 정보처리를 하는 것에 주목했다. 연구진은 나노입자-폴리머 복합 강유전체 기반의 트랜지스터 구조를 이용해 유사 시냅스 구조를 구현하고, 동시에 동일 소자의 감지부에 손가락 끝을 터치할 때 발생되는 마찰전기를 이용하여 인공촉각기를 구동하였다. 나아가 인공 촉각기 어레이를 제작하고 터치의 세기, 속도, 시간에 따라 터치 후 기록되는 트랜지스터 전류, 즉 시냅스 가중치가 달라지는 원리를 이용하여, 터치 자극에 대한 적응성 및 필터링 기능 구현이 가능한 것을 확인했다. 또한 터치의 횟수 및 순서 등을 예측함으로써 소자 자체에 인체 감각기관의 감각기억과 유사한 메모리 기능이 구현될 수 있음을 증명했으며, 인공 촉각기 자체에서 1차적인 신호 전처리가 가능한 것은 물론, 소자가 유연성을 갖도록 개발함으로써 구부려도 안정적으로 구동되는 것을 확인했다. 본 연구는 센서 자체에서의 신호 전처리를 통해 프로세서에 부과되는 데이터 부하를 획기적으로 줄일 수 있어, 차세대 뉴로모픽 감각인지 시스템, 지능형 전자피부, 엣지 인공지능(edge-AI) 등 관련 연구에 새로운 패러다임을 제공할 수 있을 것으로 보인다. 또한 인체의 감각기관을 모방하는 연구에서 구조적 모방뿐만 아니라, 기능성 및 지능성을 구현하는 방법론을 제시하여 향후 뉴로모픽 감각인지 시스템의 고차원적인 정보 처리에 대한 연구의 방향을 제시할 것으로 기대를 모으고 있다. 본 연구는 교육부 기초연구기반구축사업(중점연구소지원), 과학기술정보통신부 중견연구자지원(유형2 중견연구) 및 삼성전자(삼성전략산학연구)의 지원으로 수행되었으며, 연구 성과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스 (Nature Communications)' 에 6.2(화) 게재되었다. ※ 논문명 : A flexible artificial intrinsic-synaptic tactile sensory organ 출처 : https://www.skku.edu/skku/campus/skk_comm/news.do?mode=view&articleNo=82120&article.offset=0&articleLimit=10
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- 작성일 2020-06-11
- 조회수 669
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- 화학공학/고분자공학부 김태일 교수 연구팀, 초소형 마이크로 LED 집적도 한계 돌파
- 화학공학/고분자공학부 김태일 교수 연구팀, 초소형 마이크로 LED 집적도 한계 돌파 - 연꽃에서 힌트 얻은 전도성 접착제 개발 - 유연 전자소자 고밀도 집적에 적용 - 차세대 디스플레이 마이크로 LED 상용화 가능성 보여 [그림1] 김태일 교수, 이주승 박사과정생 화학공학/고분자공학부 김태일 교수 연구팀(이주승 박사과정생, 제1저자)은 삼성전자 연구진과 함께 초소형(전극 15μm) 전자소자의 고밀도 집적을 위한 전도성 접착제를 개발했다고 밝혔다. 소자가 마이크로 단위가 되면 소자 간 거리도 좁아지고 전극도 작아져, 소자의 배열이나 전극과의 연결이 더 까다로워진다. 금속와이어나 전도성 필름을 이용한 패터닝 방식이 소자의 구성요소(LED, 트랜지스터, 저항 등)를 기판에 집적하는 데 주로 쓰인다. 하지만 이러한 방식은 고온․고압에서 진행되어 기판이 변형될 수 있는 유연한 기판에는 적용하기 어렵다. 유연함이 필요한 웨어러블 디바이스나 초소형 신경자극소자 같은 생체의료기기에 활용하기에 한계가 있었다. 이에 연구팀은 저온․저압에서 전도성 접착제를 이용, 머리카락 굵기보다 작은(30μm×60μm) 마이크로 LED 수천 개를 유연기판 위에 집적하는 데 성공했다. 이는 산술적으로 신용카드보다 작은 기판(5cm x 5cm)에 100μm 간격으로 60 만개의 마이크로LED를 배열할 수 있는 수준으로, 기존의 상용화된 기술을 사용했을 때에 비해 20배 이상 집적도를 높일 수 있다. 비결은 고분자 접착제와 나노금속입자로 만든 전도성 접착제를 이용해 소자와 소자 또는 소자와 전극을 수직으로 연결한 것이다. 스핀코팅이나 UV 노광 같은 비교적 간단한 공정을 이용하는데다 공정의 온도와 압력을 100℃, 1기압 이하로 내려 기판에 미치는 물리적 영향을 줄일 수 있었다. 그 결과 수천 개 이상의 초소형 마이크로 LED를 99.9% 이상의 고수율을 유지하며 대면적으로 전사할 수 있었다. 나아가 급격한 온도 변화에 의한 열충격이나 고온다습한 환경에서의 신뢰성에 대한 테스트를 통해 결합의 안정성을 확인하였다. 연구팀은 연꽃표면에서 물을 튕겨내는 발수현상에서 힌트를 얻어 접착제 표면의 습윤성(wettability)을 조절할 수 있음에 착안했다. 기판을 덮은 유동성 있는 얇은 접착제 피막의 안정성이 피막의 두께나 소자, 전극의 표면특성에 따라 달라져 서로 접촉하거나 떨어지도록 조절한 것이다. 구체적으로 금속 회로가 패터닝된 유연기판에 투명한 점탄성체 고분자 소재인 전도성 접착제를 코팅, 전사공정을 통해 소자와 기판을 결합한다. 한편 금속나노입자는 고분자 접착제의 안정성 및 습윤성을 조절, 초소형 전자소자의 전기적 연결과 고밀도 집적을 돕는 역할을 한다. 본 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 뇌과학원천기술개발사업과 삼성전자 삼성미래육성사업 지원으로 수행되었으며, 연구 성과는 소재분야 국제학술지‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’에 4월16일(목) 표지 논문으로 게재되었다. 출처 : https://www.skku.edu/skku/campus/skk_comm/news.do?mode=view&articleNo=81385
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- 작성일 2020-05-15
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- 기계공학부 박문수‧박성수 교수 연구팀, 마스크 표면 코로나바이러스 순간 살균 오존가스 기술 개발
- 기계공학부 박문수‧박성수 교수 연구팀, 마스크 표면 코로나바이러스 순간 살균 오존가스 기술 개발 - 마스크 성능 떨어뜨리지 않고 코로나바이러스 1분 만에 순간 살균 가능 - 마스크 부족 국가와 잦은 교체가 필요한 의료현장에서 즉시 사용 기대 기계공학부 박문수‧박성수 교수 연구팀(이진엽 ‧봉철우 박사과정 등)이 코로나바이러스로 오염된 마스크에 플라즈마 발생기로 생산된 고농도 오존가스를 처리하여 마스크의 성능을 전혀 떨어뜨리지 않고 바이러스를 1분 만에 소멸시킬 수 있는 의료 현장 적용 가능 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구진은 코로나19 발생 후 많은 국가들이 정전필터가 장착된 N95(한국 KF94) 마스크의 공급 부족으로 고통받고 있으며, 오염된 마스크의 장기간 착용으로 인해 의료진의 감염 또한 증가했다는 사실을 인지하고 기술 개발에 착수했다. 연구진은 코로나바이러스로 오염된 마스크 표면을 살균제인 오존가스 120ppm 수준에서 1분간 노출시켜 감염력을 100% 억제하는 데 성공했다. 코로나바이러스 뿐만 아니라 독감바이러스나 세균들도 빠르게 사멸시킬 수 있기에 의료현장에서 다른 바이러스나 세균들에 의한 마스크 오염도 손쉽게 막아줄 것으로 기대된다. 연구진은 KF94 마스크를 대상으로 혹사실험(1분씩 5회, 120ppm 오존 가스 노출)을 진행했으며, 마스크의 주요 성능인 분진포집효율이 98% 수준으로 유지되는 것을 마스크 성능 국가인증기관 2곳에서 검증받았다. 또한 주사전자 현미경(Scanning electron microscopy)을 이용해 마스크의 정전필터 구조도 전혀 손상이 없음을 확인하였다. 이는 마스크를 최소 5회 이상 재활용할 수 있다는 걸 뜻한다. 시중의 오존 발생기는 공기청정기 형태로 공간 살균을 목적으로 한다. 하지만 저농도 오존가스로는 고농도의 바이러스나 세균 살균에 대해 효용성을 얻기 힘들다. 이와 달리 연구팀의 처리 방법은 저온 상압 플라즈마를 사용해 마스크가 위치한 공간에만 120ppm의 고농도 오존가스를 발생시켜 살균을 진행한다. 1분이라는 짧은 시간 동안 오존을 발생시키기 때문에 절대량은 미미한 수준으로, 마스크 처리 후 창문을 열어 환기하거나 플라즈마 발생기를 공기 순환이 잘 되는 후드에서 사용하면 오존에 의한 유해성 문제를 방지할 수 있다. 또한 본 기술은 플라즈마 발생기를 생산하는 국내 기업들이 쉽게 마스크 살균에 적용할 수 있는 현장기술로서, 마스크에 대한 오존가스 노출 최적화 과정을 거쳐 해외 수출의 판로를 개척할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구는 코로나바이러스 감염능 테스트를 수행한 과기정통부 글로벌프런티어사업(바이오나노헬스가드연구단 단장 신용범)과 BICS(성균바이오융합과학기술원)-KS(강북삼성병원) 미래융합프로그램의 지원으로 수행되었다. 본 연구 결과는 기술의 빠른 보급을 위해 건강 과학에 관한 미공개 원고를 배포하는 인터넷 사이트 MedRxiv에 5.1(금) 사전 게재되었으며, 현재 논문은 정식 게제를 위한 심사 중에 있다. ※ 논문명: Fast and easy disinfection of coronavirus-contaminated face masks using ozone gas produced by a dielectric barrier discharge plasma generator. ※ 논문 출처 : https://medrxiv.org/cgi/content/short/2020.04.26.20080317v1. 출처 : https://www.skku.edu/skku/campus/skk_comm/news.do?mode=view&articleNo=81298
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- 작성일 2020-05-08
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- 약학대학 조동규 교수 연구팀, 줄기세포 엑소좀을 이용한 조직재생과 만성질환 치료효과 규명
- 약학대학 조동규 교수 연구팀, 줄기세포 엑소좀을 이용한 조직재생과 만성질환 치료효과 규명 약학대학 조동규 교수, 김학균 대학원생이 한양대학교 공대 조용우 교수 연구팀과 함께 지방조직 유래 줄기세포 엑소좀(Exosome)을 통한 골관절염의 예방과 치료에 적용될 수 있는 연구결과를 분야 최상위 저널인 Journal of Extracellular Vesicles(IF 11.0) 3월 9일자에, 백색지방과 베이지색 지방으로의 분화과정 중에 얻은 엑소좀을 통한 지방조직 재생과 당뇨 및 대사질환에 적용될 수 있는 새로운 연구결과를 국제학술지 Science Advances(김학균 공동제1저자)(IF 12.804) 3월 27일자에 연달아 발표하였다. 외부환경에 따라 다양한 세포로 분화할 수 있는 능력을 가진 성체줄기세포를 이용하여 외상이나 수술로 손상된 조직 치료에 적용될 수 있어 재생의학 분야에서 주목받고 있다. 하지만 체내 주입 시 줄기세포의 생존율이 매우 낮고 면역거부 반응 및 발암성의 위험이 항상 내재되어 있어 줄기세포 치료를 보완/대체하려는 연구들이 이뤄지고 있다. 이와 관련해서 줄기세포 치료제의 조직재생 유도가 줄기세포에서 분비되는 여러 생체활성 인자들에 의한 것이라는 보고되었다. 모든 세포는 ‘엑소좀’이라는 나노소포체를 분비하여, 다른 세포에 신호를 전달하며, 특히 줄기세포에서 분비되는 엑소좀은 조직재생에 관여하는 다양한 신호전달 물질과 생체활성인자를 함유하고 있다고 알려져 있다. 때문에 생존율이 낮은 줄기세포 자체보다는 의약품 형태로 대량생산 및 보관이 용이하고, 체내 안전성 면에서 유리한 줄기세포 엑소좀을 의약품으로 활용하려는 개발하려는 시도가 잇따르고 있다. 이에 연구팀은 지방조직 유래 줄기세포 엑소좀을 활용하여 여러 만성질환에 적용하여 그 효능을 입증하려 했고, 먼저 골관절염 모델에 적용하여 질병의 진행을 완화시킬 수 있다는 사실을 밝혔다. 줄기세포 엑소좀은 인간 골관절염 연골세포의 증식과 이동을 향상시키는 것 뿐 만 아니라, 염증성 사이토카인 IL-1β 존재하의 골관절염 세포 모델에서 2형 콜라겐의 합성을 증가시키고 세포외기질 분해효소의 활성을 억제하여 연골세포을 보호하는 것을 규명하였다. 나아가 랫 골관절염 모델과 Destabilization of the medial meniscus(DMM) 수술을 통한 마우스 골관절염 모델을 통하여, 줄기세포유래 엑소좀이 골관절염의 진행을 완화시키고, 연골을 보호하는 것을 확인하였다. 또한, 원하는 조직으로의 효과적인 분화 및 재생을 유도하기 위해, 분화하는 줄기세포로부터 분비되는 엑소좀을 이용하여 백색/베이지색 지방세포로 분화를 유도하고, 지방조직의 재생 및 활성화를 촉진시키는 ‘분화유도 엑소좀’을 개발하였다. 우리 몸에서 백색지방은 체내 항상성 유지나 에너지 저장을 담당하며 베이지색 지방은 에너지 소모를 통한 열 발생을 담당한다. 특히 베이지색 지방은 당뇨·비만 등 각종 대사 질환을 해결해 줄 열쇠로 주목받기 시작했다. 백색 지방세포로 분화를 유도하는 엑소좀(D-EV)을 생체 적합성 하이드로겔과 혼합 후 생쥐(mouse)에 투여하자 4주 동안 주입된 하이드로겔의 부피가 유지되고 주변 지방세포들이 유입되어 지방조직의 재생이 촉진됨을 확인하였다. 또한 베이지색 지방세포로의 분화를 유도하는 엑소좀(BD-EV)을 고지방 식이를 하는 생쥐에 투여하였을 때, 베이지색 지방세포를 활성화시켜 비만으로 인한 체중증가를 억제하고, 고지방식이에 의한 지방간도 완화되는 것을 확인하였다. 분화유도 엑소좀 내부에서 특이적 miRNA들을 발견하였고, 이들이 특정 세포로 분화하는데 기여한다. 이와 같이 줄기세포 엑소좀을 퇴행성 관절염과 당뇨 같은 다양한 만성 또는 염증성 질환에 적용할 수 있고, 더 나아가 원하는 조직세포로의 분화를 유도하여 더욱 효율적인 조직의 재생이 가능함을 보여주었다. [그림설명] 지방조직 유래 줄기세포를 배양할 때 얻는 배지를 통해 엑소좀(hASC-EV)을 분리하여, 이를 골관절염 연골조직에 적용하여 효능을 확인함. 또한, 백새지방으로 분화시킬 때 얻는 엑소좀(D-EV)와 베이지색 지방으로 분화시킬 때 분리하는 엑소좀(BD-EV)을 통하여, 각각 지방조직 재생과 비만/당뇨와 같은 대사질환의 적용가능성을 확인함. 출처 : https://www.skku.edu/skku/campus/skk_comm/news.do?mode=view&articleNo=80539
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- 작성일 2020-04-22
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- 글로벌바이오메디컬공학과 우충완 교수 연구팀, 설명 가능한 뇌영상 인공지능 모델 분석 파이프라인 개발
- 글로벌바이오메디컬공학과 우충완 교수 연구팀, 설명 가능한 뇌영상 인공지능 모델 분석 파이프라인 개발 - 뇌영상 분야에서 인공지능 모델의 설명 가능성 평가 시스템 구축 - 연구자들이 쉽게 따라할 수 있는 구체적인 분석 파이프라인 제시 [그림1] 왼쪽부터, 라다 코호토바(제1저자, 박사과정), 이성우(공동저자, 석사과정), 우충완(교신저자) 인공지능과 기계학습의 인기는 날이 갈수록 높아지고 있다. 뇌인지과학 분야도 예외가 아니며, 최근 인공지능과 기계학습 알고리즘을 뇌영상에 적용하여 병을 진단하고 치료 효과를 예측하는 연구가 인기를 얻고 있다. 심지어 뇌영상을 이용하여 개인의 지능도 측정한다. 하지만 뇌영상 기반 인공지능 모델의 결정을 얼마나 신뢰할 수 있을지는 아직 의문이다. 인공지능은 종종 내부가 보이지 않는 블랙박스로 묘사된다. 인공지능 모델이 왜 그리고 어떻게 작동하는지 정확히 알기 어렵기 때문이다. 하지만 이를 모른다면 우리는 인공지능 모델이 언제 실패할 것인지, 언제 편파적인 결정을 내릴 것인지에 대해서도 알 수 없을 뿐 아니라, 뇌질환과 뇌의 작동 원리를 파악하는 데에도 도움이 되지 않는다. 이처럼 뇌영상 인공지능 모델의 해석과 설명은 매우 중요하지만, 이를 통합적으로 분석하고 평가할 수 있는 접근법은 존재하지 않았다. 이런 한계를 극복하기 위해 성균관대학교 글로벌바이오메디컬공학과, 기초과학연구원 뇌과학이미징연구단 우충완 교수 연구팀은 전자전기공학부 문태섭 교수 연구팀, 미국 다트머스 대학 토어 웨이거 교수 연구팀과 함께 뇌영상 인공지능 모델의 설명가능성을 분석하고 평가할 수 있는 통합 분석 파이프라인을 새롭게 구축하고 연구자들이 쉽게 따라할 수 있도록 구체적인 분석 프로토콜을 개발하였다. 이번 연구를 이끈 우충완 교수는 “다양한 분야에서 뇌영상을 이용한 기계학습과 인공지능의 사용이 일반화되고 있어, 뇌영상 기반 인공지능 모델의 해석과 설명의 필요성이 날로 커지고 있다”며 “향후 설명 가능하고 신뢰할 수 있는 뇌영상 인공지능 모델의 개발, 나아가 뇌질환과 뇌작동 원리에 대한 깊은 이해에 도움이 될 것으로 기대된다”고 말했다. [그림2] 블랙박스라고 알려진 뇌영상 기반 인공지능 모델의 해석을 모델, 예측 변수, 생물학의 세 가지 수준으로 병렬적으로 접근, 위계적이고 체계적인 새로운 분석 시스템을 구축 및 제안하였다. 연구의 제1저자인 글로벌바이오메디컬공학과 박사과정 라다 코호토바는 “뇌영상 기반 인공지능 모델 해석은 실제로 매우 복잡하며 아직 잘 정립되지 않은 연구 분야이다. 이 연구가 향후 체계적인 뇌영상 인공지능 모델 해석의 기본 토대가 되길 바란다”고 말했다. 본 연구는 기초과학연구원(IBS-R015-D1), 한국연구재단의 신진연구(2019R1C1C1004512), 과학기술정보통신부의 혁신성장동력프로젝트(2019-0-01367-BabyMind), 한국뇌연구원의 3개 국가뇌연구기관 뇌연구협의체과제(18-BR-03)의 지원으로 수행되었다. 본 연구는 세계적인 학술지인 네이쳐 프로토콜스(Nature Protocols, IF 11.334)에 3월 18일 게재됐다. ※ 논문에 대한 자세한 내용은 저자의 유튜브 영상 초록을 참고하면 된다. https://youtu.be/kcDfEkoQa7Y 출처 : https://www.skku.edu/skku/campus/skk_comm/news.do?mode=view&articleNo=79657
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- 작성일 2020-03-25
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