• 서울대 안성훈 교수팀, 전자회로 없이 특정 주파수 증폭 가능한 필터 개발

  서울대학교 공과대학은 기계공학부 안성훈 교수 연구팀이 전자회로 없이도 특정 주파수를 걸러내고 증폭할 수 있는 ‘음향 밴드패스 필터(Interference Acoustic Filter)’를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. 연구진은 마이크 하나와 간섭 기반 메타구조를 활용해 원하는 주파수만 선택적으로 들을 수 있는 기술을 구현함으로써 산업 현장의 고소음 환경에서도 기계 고장을 진단할 수 있는 길을 열었다. 이번 연구 결과는 기계공학 분야의 국제 학술지 ‘메카니컬 시스템즈 앤 시그널 프로세싱(Mechanical Systems and Signal Processing)’에 이번 달 게재됐다. 공장, 발전소, 항공기 엔진룸과 같은 산업 현장은 80~100데시벨(dB)에 달하는 엄청난 소음으로 가득하다. 이러한 환경에서는 기계가 고장 나기 직전 내는 미세한 ‘이상 신호음’이 거대한 기계 소음에 묻혀버려 작은 균열이나 기계 마모 같은 초기 징후를 놓치기 쉬웠다. 이는 결국 큰 사고로 이어져 인명 피해와 막대한 수리 비용이 발생하거나 생산 차질을 빚는 경우가 많았다. 이 문제를 해결하기 위해 고소음 환경에서 ‘소리’로 기계 고장을 진단하는 기술이 등장했다. 기계가 정상일 때와 고장 났을 때 내는 소리(주파수)가 다른 점에 착안해 고장을 의미하는 특정한 ‘이상 주파수’ 성분만 정확히 분리해 기계 이상을 진단하는 원리가 적용된 방식이다. 따라서 이 기술에는 기계 내외부에 장착된 전자회로나 컴퓨터 소프트웨어를 이용해 센서 신호에서 특정 주파수를 분리하는 ‘밴드패스 필터’와 복잡한 마이크 배열이 필수적이었다. 하지만 이러한 기존 방식에는 계산량이 많고, 서로 다른 종류의 기계 고장(다른 주파수)을 진단하기 위해 매번 번거롭게 비싼 회로나 구조를 새로 설계해야 하는 한계가 있었다. 이에 안성훈 교수 연구팀은 복잡한 전자식 필터나 다중의 마이크 배열 없이 피리 모양의 세계 최소형 메타구조(직경 4cm·길이 30cm)와 마이크 하나만으로 1.8~22킬로헤르츠(kHz) 대역의 소리를 선별·증폭하는 하드웨어 밴드패스 필터를 세계 최초로 개발했다. 이번 연구는 ‘소리를 간섭시키는 구조만으로도 주파수를 걸러낼 수 있다’는 아이디어에서 출발했다. 이 발상의 구현에 나선 연구진은 실린더 형태의 ‘간섭 원리 기반 메타구조(Interference Structure)’를 고안하고, 그 안에 일정 간격으로 뚫린 여러 개의 슬릿을 통해 들어오는 소리가 서로를 상쇄·보강하도록 설계했다. 그에 따라 이 밴드패스 필터는 기존의 전자신호 대신 음파의 위상 차이를 이용해 특정 방향의 특정 주파수를 강화할 수 있다. 더 나아가 구조를 돌려 각도만 바꿔도 어떤 주파수의 소리를 집중적으로 받아들이는지가 달라지므로(예: 2kHz → 71°, 5kHz → 20°, 10kHz → 11°) 장치를 물리적으로 회전시켜 원하는 주파수의 소리만 선택적으로 들을 수 있다. 따라서 이번에 고안된 밴드패스 필터는 이전 방식과 달리 새로운 종류의 기계 고장(다른 주파수)을 탐지할 때마다 매번 새 구조를 제작할 필요가 없다. 즉, 다양한 장비의 고장을 사전에 탐지해야 하는 산업 현장에서 범용성이 부족했던 기존 밴드패스의 한계를 극복한, 하드웨어로 작동하는 음향 밴드패스 필터가 구현된 것이다. 연구진은 밴드패스 필터의 유효성을 검증하는 현장 실험에서 공사장 소음, 클럽 음악, 기차 소리와 유사한 크기의 100dB 소음 조건에서도 목표 주파수의 신호 세기가 4.82배 커지는 결과를 확인했다. 또한 CNC(Computerized Numerical Control) 가공 기계에 적용한 실험에서는 고장을 뜻하는 이상 주파수(2041Hz)가 19.9배 증폭해 새로 개발한 밴드패스 필터의 탁월한 성능을 입증했다. 또 기존의 소리 센서로 취득한 데이터로 훈련시킨 인공지능(AI) 고장 진단 모델은 소음 환경에서의 기계 고장 인식률이 0%에 그쳤으나 음향 밴드패스 필터 센서로 취득한 데이터로 학습시킨 모델은 동일한 환경에서 78.6%의 인식률을 기록하는 성과를 거뒀다. 이는 기존에는 탐지 자체가 불가능했던 고장이 앞으로는 정밀하게 진단될 수 있다는 가능성을 시사한다. 이처럼 연구진은 단순한 하드웨어 구조 하나의 기능이 복잡한 전자식 필터나 다중 마이크 배열이 맡던 역할을 뛰어넘을 수 있음을 실증했다. 이번 연구의 밑바탕인 ‘간섭 원리 기반 메타구조’ 설계는 연구진이 이전에 개발한 ‘단일센서 기반 3차원 위치추정(3DAR, 3D Acoustic Ranging)’ 기술과도 맥을 같이 한다. 안 교수팀은 해당 연구에서도 메타구조를 활용해 마이크 하나와 회전 구조만으로 소리의 위치를 추정하는 혁신적 음향 센서를 구현한 바 있다. 이번에는 그 원리를 한 단계 더 확장해 소리를 ‘듣는’ 걸 넘어 ‘선택적으로 걸러내는’ 단계까지 발전시킨 성과를 거둔 것이다. 이번 기술은 앞으로 스마트 공장, 로봇, 항공기, 풍력 터빈 등 고소음 산업 환경에서 안전 사고의 징후인 주요 이상 신호를 잡아내는 하드웨어로 활용될 전망이다. 예를 들어 공장 내 CNC나 모터의 이상 소리만 자동 감지해 사고를 예방하거나 24시간 계속되는 소음 속에서도 센서가 배관 누수나 충돌음을 식별하는 시스템으로 확장될 수 있다. 오직 하드웨어만으로 구현되기 때문에 전력 소모가 없고, 고장 위험이 낮으며, 유지 비용이 적다는 강점도 향후 음향 밴드패스 필터가 폭넓게 응용될 가능성을 높인다. 안성훈 교수는 “이번 연구는 회로가 계산하기 전에 기계가 먼저 판단하는 지능, 즉 물리적 지식 기반 구조가 정보를 선별·가공해 연산 부담을 줄여 빠르고 효율적으로 작동하는 기계지능(Mechano-Intelligence)을 구현했다는 점에서 의미가 깊다”고 밝혔다. 논문의 제1저자인 안세민 박사과정생은 “세계 최초로 선보인 하드웨어 음향 필터는 각도만으로 주파수를 조절할 수 있는 강점을 지녔으며, 향후 AI와 결합 시 소음 속에서도 더욱 정확한 판단이 가능한 ‘기계의 지능화’ 시대를 앞당길 것”이라고 전망했다. 안세민 서울대 기계공학부 박사과정생은 혁신설계 및 통합생산 연구실에서 인간처럼 소리의 의미를 이해하는 ‘파운데이션 모델 기반 인지/판단/행동 시스템’을 개발 중이며, 다중 로봇의 협업을 연구하고 있다. 한편 이번 연구는 산업통상부가 지원하는 한국산업기술진흥원(KIAT) 산업혁신인재성장지원사업(RS-2024-00409092)의 지원으로 수행됐다.

• 서울대 이건도 교수팀 ‘열적 디커플링’으로 고온초전도 현상 매커니즘 규명

  서울대학교 고온초전도 연구단(단장 이건도 신소재공동연구소 연구교수)이 40년 가까이 미제로 남아 있던 고온초전도 현상의 근본 원인을 ‘열적 디커플링(Thermal Decoupling)’이라는 새로운 개념으로 설명하는 데 성공했다고 밝혔다. 기존의 전자 중심 이론으로는 해석되지 않던 여러 실험 결과를 모두 정량적으로 설명하는 이번 연구는 초전도 연구의 새로운 패러다임을 제시했다는 평가를 받고 있다. 이번 연구 결과는 재료물리 분야의 국제학술지 ‘머티리얼즈 투데이 피직스(Materials Today Physics, IF=9.7)’에 ‘Thermal Decoupling in High-Tc Cuprate Superconductors’ 제하의 논문으로 지난 10월 27일 온라인 게재됐다. 1911년 네덜란드의 물리학자 카멜링 오네스가 발견한 ‘초전도 현상’은 전류가 저항 없이 흐르는 상태다. 이후 1957년 ‘BCS(Bardeen·Cooper·Schrieffer) 이론’을 발표해 초전도 현상의 메커니즘을 밝힌 미국의 물리학자 바딘·쿠퍼·슈리퍼가 노벨물리학상을 수상했지만, 이 이론은 섭씨 약 영하 250도(절대온도 약 25K) 이하에서만 성립되는 한계가 있었다. 그러나 1986년 IBM취리히연구소의 베드노르츠와 뮐러가 영하 240도에서도 초전도체가 되는 구리산화물(cuprate)을 발견한 뒤 상압·영하 140도에서도 초전도 현상이 발견된다. 따라서 전 세계의 물리학자들은 ‘왜 이렇게 높은 온도에서 초전도가 일어나는가?’라는 질문에 오래 매달려왔다. 지난 40년 동안 많은 접근법이 실패한 건 ‘전자’에만 초점을 맞췄기 때문이라고 파악한 서울대 이건도 교수팀은 층상 구조를 가진 고온 초전도체의 열적 특성에 주목한 연구로 이 난제의 해결에 도전했다. 그 결과, 대부분의 고온 초전도 물질은 이차원 물질이 적층된 구조며, 각 층이 서로 다른 원소로 이뤄져 층간 결합이 약한 상태라는 사실을 확인했다. 그리고 섭씨 영하 70도(절대 온도 약 200K) 이하일 때 층 사이의 열 흐름이 끊어지는 ‘열 분리(thermal decoupling)’ 현상을 발견하는 성과를 거뒀다. 특히 초전도가 실제로 일어나는 구리와 산소로 이뤄진 층은 YBCO(Yttrium barium copper oxide, 이트륨 바륨 구리 산화물로 이뤄진 고온 초전도 물질) 내부에 있고 낮은 유효온도를 유지하며 BCS 이론의 조건을 만족하지만, 실험에서 측정되는 값은 바륨과 산소로 이뤄진 표면층의 높은 온도를 반영하기 때문에 그간의 실험 결과가 기존 이론과 불일치했던 것으로 밝혀졌다. 이 유효온도 차이를 만든 핵심 요인은 바륨(Ba)과 같은 알칼리 토금속으로, 이들이 층간 이온 결합을 조절하며 열 흐름을 차단하는 역할을 한다는 점도 규명됐다. 아울러 이론적 계산에 따르면 이 ‘온도 분리 효과’를 보정했을 때 지금까지 수수께끼로 남아 있던 저항과 온도의 선형관계(linear-T resistivity), 우에무라 관계(Uemura relation), 초전도 돔(superconducting dome), 축소된 동위원소 효과(isotope effect)가 모두 하나의 원리 하에 정량적으로 설명된다는 사실이 확인됐다. 학계의 오랜 난제였던 고온초전도 메커니즘 규명에 성공한 이번 연구는 반도체 중심의 기존 전자 산업을 뛰어넘는 혁신적 산업, 즉 양자소자, 전력전송, 양자 컴퓨팅, 자기부상, 에너지 저장 기술 등의 발전이 가속화되는 전환점이 될 것으로 전망된다. 연구진은 상온에 근접한 초전도체 개발의 핵심 아이디어를 확보해 관련 특허를 이미 출원했으며, 머신러닝 기반의 고온 초전도 신물질 탐색 연구에 곧 착수할 계획이다. 이건도 교수는 “이번 연구 결과는 기존의 열평형 개념을 넘어서는 새로운 물리 패러다임으로, 과거 아인슈타인의 상대성 이론이나 플랑크의 양자론이 처음 등장했을 때처럼 큰 논쟁을 불러일으킬 수 있다”며 “곧 ‘열적 디커플링’을 직접 검증하는 실험 결과도 나올 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이번 논문의 주저자로서 핵심 계산을 수행한 서울대 신소재공동연구소의 이성우 박사는 마법각도 꼬임 이중층 그래핀, 카고메 초전도 물질 등 다른 고온 초전도 물질에서도 ‘열적 디커플링’ 메커니즘을 규명하는 후속 연구를 수행할 계획이다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 ‘미래유망융합기술 파이오니어’ 난제도전과제 및 KISTI 슈퍼컴퓨팅 센터의 거대도전과제의 지원으로 수행됐다.

• 아태이론물리센터 전재형 사무총장, 경북과학기술대상 과학기술진흥 부문 대상 수상

  아태이론물리센터(소장 사사키 미사오, 이하 APCTP)는 ‘2025 경북과학기술대상’ 과학기술진흥 부문 대상 수상자로 전재형 사무총장이 선정됐다고 밝혔다. 경북과학기술대상은 과학기술의 육성과 그 문화 확산에 현저한 기여를 한 개인 또는 단체에 수여되는 상으로, 창의적인 연구개발 의욕을 고취시키고 과학기술문화 저변 확대를 위해 2001년 제정됐다. 수상자는 부문별 성과, 우수성, 그리고 지역 과학기술 발전에 대한 기여도 등을 종합적으로 평가해 선정된다. 전재형 사무총장은 물리 연구 활동을 중심으로 기초과학 진흥 및 과학기술의 국제화에 기여하고, 우수한 연구 성과를 바탕으로 차세대 글로벌 리더 육성에 공헌한 업적을 인정받았다. 특히 2021년 APCTP 사무총장으로 부임해 △정부 공공사업 우수 운영을 통한 지역 과학행정 위상 제고 △APEC 기반 국제협력 확대 및 과학외교 실현 △과학문화 대중화 및 지역 인재 양성 기반 확립 등 전반적인 사업 운영과 공로를 인정받아 수상자로 선정됐다. 2025 경북과학기술대상 시상식은 오는 18일 안동체육관에서 개최되는 경북과학축전 내에서 진행될 예정이다. 경북과학축전은 경상북도에서 매년 개최하는 대표적인 과학문화 축제로 다양한 전시·체험·강연 프로그램으로 구성돼 있다. APCTP는 경북과학축전과 연계해 경북도민들을 대상으로 ‘APCTP 올해의 과학도서 저자강연’을 양일간 진행 예정이다. APCTP 사사키 미사오 소장은 “센터는 국내외 연구 활동과 국제학술 활동뿐만 아니라 지역 공동체를 위한 다양한 활동도 이어오고 있다”며 “이러한 노력이 결실을 거두는 것 같다. 앞으로도 센터는 국가적 위상을 높이는 동시에 경북도민을 위한 다양한 과학문화 활동을 함께 펼쳐나갈 것”이라고 밝혔다. 한편 APCTP는 1996년 아시아태평양경제협력기구(APEC) 회의를 계기로 설립된 우리나라가 유치한 국내 유일의 국제이론물리센터다. 현재 아태 지역 19개 회원국 및 36개 협력·협정기관과 협력 관계를 맺고 있으며, 지금까지 300여 명의 국내외 과학 인재를 유치하고 양성해 왔다. 정부의 과학기술진흥기금 및 복권기금의 지원을 바탕으로 지속적인 성장과 연구 협력 확대를 이어가며 아시아태평양 지역의 이론물리 및 기초과학 분야에서 공동연구와 학술 교류를 활발히 촉진하고 있다. 또한 대중강연, 지역 과학축제, 청소년 대상 프로그램 등 시민 대상의 다양한 프로그램을 통해 기초과학의 공익적 가치를 증진하고 있다.

• 서울대 권성훈 교수팀, 신속 무균 시험법 개발 성공

  서울대학교 공과대학(이하 서울공대)은 전기정보공학부 권성훈 교수 연구팀이 서울대학교병원 의생명과학과 이은주 교수, 고려대학교 KU-KIST 융합대학원 김태현 교수 연구팀과 공동으로 기존에는 14일이 걸리던 의약품 무균 검사를 단 하루 만에 마칠 수 있는 ‘신속 무균 시험법(NEST, Nanoparticle-based Enrichment and rapid Sterility Test)’ 개발에 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)’에 게재됐다. 대한약전에 따른 무균시험법은 의약품이나 의료기기 등 균이 없어야 하는 제품이 실제로 무균 상태인지 확인하는 시험법으로, 일반적으로 14일이 소요된다. 아울러 최근 제약시장에 새롭게 등장한 세포·유전자 치료제 등의 바이오의약품에도 이와 동일한 확인 시험법이 적용된다. 바이오의약품은 현대 생명공학의 산물로, 난치 혈액암 환자를 완치시킨 CAR-T 세포치료제, 팬데믹의 흐름을 바꾼 코로나19 mRNA 백신, 그리고 암 면역치료의 핵심 무기가 된 단일클론항체 등이 대표적이다. 이 의약품들은 불치의 영역으로 여겨지던 암을 완치시키고 치료 기회가 없던 환자에게 새로운 선택지를 제공하는 등 난치병 치료의 새로운 길을 연 바 있다. 이처럼 미래 의료의 핵심으로 그 중요성이 부각되면서, 글로벌 바이오의약품 시장은 2024년 기준 약 4000억달러(약 550조원) 규모로 추정되며, 매년 약 15% 이상의 높은 성장세가 이어질 것으로 전망된다. 하지만 빠른 시장 성장 및 기술 진보와는 대조적으로, 바이오의약품의 품질관리 기준은 과거 합성의약품의 기준을 답습하는 데 머물고 있다. 이 기준은 유효 기간이 수일에 불과한 최신 세포·유전자 치료제 등 바이오의약품의 특성을 반영하고 있지 않기 때문에 큰 문제를 낳는다. 바이오의약품의 무균시험 결과를 기다리는 사이, 약효는 사라지고 환자는 치료 기회를 놓칠 수 있는 것이다. 결국 의약품의 무균 입증이 완료되지 않은 상태에서 환자에게 투여할 수밖에 없는 경우가 발생한다. 이는 환자 안전과 치료 효과 사이에서 불가피하게 감수해야 했던 한계였다. 이 문제의 해결에 나선 공동 연구진은 기존 검사에 소요됐던 14일의 기간을 단 하루 이내로 단축한 신속 무균 검사 기술인 NEST를 개발했다. 환자에게 무균이 입증된 바이오의약품을 제때 안전하게 투여할 수 있는 가능성을 연 것이다. 연구진은 우리 몸의 선천 면역 반응(침입균을 구별하는 방어 체계)에서 아이디어를 얻어 다양한 병원균에 선택적으로 결합하는 특수 펩타이드 코팅 자성 나노입자를 활용해 의약품 내 극미량의 병원균을 신속히 농축했다. 이어 광범위한 미생물의 대사 신호를 실시간으로 고감도 형광 검출할 수 있는 전용 이미징 칩과 자동화 장비를 개발해 기존보다 수십 배 빠른 속도와 높은 신뢰도를 동시에 확보하는 성과를 거뒀다. 특히 최소 5시간에서 최대 18시간 이내에, 14가지 균종에서 극미량의 균(1ml당 하나의 균체) 검출이 가능함을 확인했다. 더 나아가 공동 연구진은 임상 등급의 줄기세포와 1회 투여 비용이 수억 원에 달하는 CAR-T 세포치료제 등 실제 투여용 샘플을 활용해 검증을 수행했고, 그 결과 NEST가 실험실 단계를 넘어 실제 환자 시료에서도 안정적으로 작동함을 확인했다. 서울대학교병원 의생명과학과 이은주 교수는 “첨단재생의료 분야에서 제조 직후 환자에게 즉시 투여되는 바이오의약품의 경우 완제에 대한 14일 무균 검증은 완료되지 않은 상태에서 처치가 이루어질 수밖에 없었다”며 “향후 완제에 대해서도 당일 무균성을 확인하고 환자에게 투여할 수 있게 된다면, 관련 규제 체계에도 변화가 뒤따를 것이며 환자 안전성 역시 획기적으로 개선될 것”이라고 밝혔다. 권성훈 교수가 대표로 있는 종합 미생물 진단 기업 퀀타매트릭스와 서울대학교병원은 NEST의 현장 적용을 위해 지난 8월 신속 무균 검증 연구 및 사업화를 위한 업무협약(MOU)을 체결하고 대규모 임상 검증에 착수했다. 서울대병원은 환자용 세포·유전자 치료제를 자체 생산·운영하는 인프라를 갖추고 있어, 실제 환자 시료 기반 평가를 신속하게 수행할 수 있다. 또한 퀀타매트릭스는 서울대·고려대·서울대병원 연구진과 ‘uRAST(세계 최초로 배양 없이 13시간 이내 항생제 감수성·병원체 동정, 2024년 Nature 게재)’ 기술을 공동 개발하는 등 미생물 진단 분야에서 검증된 기술 개발 및 상용화 역량을 보유하고 있으며, 이를 바탕으로 NEST의 장비·시스템 고도화와 현장 적용을 담당한다. 양 기관은 올해 안에 서울대병원 첨단세포·유전자치료센터 내에 장비 2대를 설치하고, 실제 임상 시료로 성능 평가와 기술 고도화를 진행할 계획이다. 이번 연구에서 개발된 기술은 바이오의약품을 넘어 패혈증 진단, 식품 안전성 검사, 화장품 무균성 검증, 감염병 확산 초기 대응 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다. 고려대 김태현 교수는 “NEST는 단순한 연구 성과를 넘어 여러 산업 분야로 확장될 수 있는 잠재력이 크다”며 “임상 현장에서 축적되는 데이터를 토대로 신뢰성을 높여갈 것”이라고 말했다. ﾠ 서울대 권성훈 교수는 “이번 성과가 환자 안전을 보장하는 새로운 기준으로 자리 잡을 수 있도록 추가 검증과 임상 적용을 적극적으로 이어가겠다”며 “향후 국내를 넘어 글로벌 임상과 규제 환경 개선에도 기여할 계획”이라고 밝혔다. ﾠ 이번 논문의 제1저자인 강준원 박사는 2025년 2월 서울대학교 공과대학 협동과정 바이오엔지니어링 전공에서 박사학위를 취득한 후, 현재 한국과학기술연구원(KIST)에서 박사후연구원으로 재직 중이다. 혈액 배양 단계를 생략한 패혈증 진단 플랫폼과 의약품의 신속 무균 입증 플랫폼 등 혁신적인 균 검출 및 항생제 감수성 검사 기술을 개발해 왔으며, 산업체 및 서울대학교병원과의 협력을 통해 상용화를 추진하고 있다. 향후 해당 기술들의 임상 적용성과 산업적 확장을 위한 후속 연구를 지속하는 동시에 신생아 패혈증 진단 및 환경 모니터링, 폐렴 모사 시스템 등 감염성 질환의 진단 및 관리 분야로 연구 범위를 넓혀갈 계획이다.

• 한국분자세포생물학회, 멘토링 프로그램 성공적 개최

  한국분자·세포생물학회(KSMCB, 회장 정선주)는 제주 국제컨벤션센터에서 열린 ‘KSMCB 2025 국제학술대회’ 기간(9월 29일~10월 2일, 제주 ICC) 중 차세대 생명과학자의 성장을 지원하는 멘토링 프로그램을 성공적으로 개최했다고 밝혔다. KSMCB 학술대회의 특별세션으로 마련된 이번 프로그램은 연구소, 기업, 학계, 정부 전반의 전문가들이 참여해 미래 과학자를 꿈꾸는 대학원생 및 학부생들과 다양한 경험을 공유하는 자리로 기획됐다. 한국여성과학기술인육성재단(WISET, 이사장 문애리)과 공동으로 기획된 라운트테이블에는 생명과학 분야 여성 대학원생 73명이 참여해 선배 여성 과학자들과 진로에 대한 고민을 나눴다. 멘토단은 정부출연연구기관 소속 6명(한국생명공학연구원, 한국기초과학지원연구원 등), 바이오제약기업 소속 3명(에이인비, GC녹십자, 베링거인겔하임), 대학 소속 11명(가톨릭, 서울대, 연세대 등)을 포함해 총 22명의 여성과학자가 멘토로 참여해 멘티 학생들에게 현실적인 조언을 아끼지 않았다. 멘토로 참여한 연세대학교 홍승희 교수는 “이공계에 대한 관심이 줄어드는 현 상황에서 이번 멘토링은 여성 대학원생들이 졸업 후 다양한 경력 개발 경로를 탐색할 수 있는 의미 있는 기회가 됐다”고 말했다. 멘티로 참여한 서울대학교 이정하 대학원생은 “평소 졸업 이후 진로에 대한 고민이 많았는데, 멘토의 조언으로 용기를 얻고 앞으로 생명과학 분야에서 도전할 방향을 찾게 됐다”고 소감을 밝혔다. 남녀 학부생을 대상으로 하는 Into the BIO LAB 프로그램에는 과학기술정보통신부 강성환 과장, 상트네어바이오 이덕재 이사, 한국과학기술원 이지민 교수 등 총 6명이 멘토로 참여했다. 생명과학 전공 학부생 67명이 참석해 졸업 후 정부, 산업, 학계 등 다양한 분야로의 진로 탐색에 대한 구체적 조언을 얻었다. KSMCB 정선주 회장은 “이번 멘토링 프로그램은 올해 학술대회에서 처음 기획한 행사로, 차세대 연구자들이 미래의 방향성을 모색할 수 있는 기회를 제공했을 뿐 아니라 세대 간 지식과 경험을 잇는 뜻깊은 시간이었다”며 “앞으로도 학회의 사회적 책무를 다하기 위해 프로그램을 지속적으로 발전시켜 나가겠다”고 밝혔다. 한편 한국분자·세포생물학회는 1989년 창립된 곳으로 올해로 36주년을 맞는다. 이학·의약학·식물/농림수산/식품학 분야를 아우르는 생명과학계 학회로, 현재 6100여 명의 박사학위 소지자인 정회원과 학생회원, 산업체 회원들을 포함해 등록회원 기준 대략 2만300여 명이 참여하고 있다. 매년 국제 정기학술대회를 개최해 세계의 유수 과학자들을 초청하고 국내 연구자들과의 교류를 증진시킴으로써 연구 네트워크를 형성하고, 역동적으로 변화하는 생명과학 분야의 세계적 흐름에 적극적으로 대응할 수 있는 환경을 조성하는 데 크게 기여하고 있다. 아울러 국내 동계학술대회 개최, 5개 지역 분회/21개 학술분과/4개 준분과의 학술 활동 지원, 생명과학 분야 후속세대 양성을 위한 ‘경암바이오유스캠프’ 개최를 통해 국내외 생명과학계의 발전을 위한 역할을 수행해 오고 있다.

• 월드쉐어, 태국 쭐라롱껀 대학교에서 ‘이주용 장학금’ 수여식 가져

  월드쉐어는 지난 9월 22일 태국 방콕 쭐라롱껀 대학교에서 한글날을 기념해 ‘이주용 장학금’ 수여식을 진행했다. ‘이주용 장학금’은 故 이주용 후원자의 뜻을 이어 그의 딸 이혜영 후원자의 지원으로 조성된 장학 제도로, 학업 지속이 어려운 학생들에게 매년 등록금을 지원하고 있다. 특히 한글날을 기념해 쭐라롱껀 대학교 한국어학과 학생들에게 장학금이 전달되고 있으며, 올해도 6명의 학생이 1년 치 등록금 전액을 지원받았다. 장학생은 경제적 여건과 성적, 출석률, 학과 활동, 한국 관련 외부 활동 등 다양한 기준을 종합적으로 고려해 선발됐다. 장학생으로 선발된 한 학생은 학비 부담이 줄어 마음이 한결 가벼워졌다며, 이 기회를 잊지 않고 꼭 좋은 사람이 되고 싶다고 소감을 밝혔다. 이날 수여식에는 당까몬 니펌펫 쭐라롱껀 대학교 인문대학 부학장 겸 학생처장, 이싸잉야 파티 한국어학과 학과장, 타넷 사칫보리숫 교수, 수파펀 분룽 한국학센터 소장, 차나마스 펭쏨분 한국어교육연구센터 소장 등 주요 인사들이 참석해 자리를 빛냈다. 수파펀 분룽 소장은 “10년 넘게 학생들에게 장학금을 지원해 주신 故 이주용 님과 이혜영 님께 깊이 감사드린다”며 “우리 학생들의 미래를 밝혀주신 것에 다시 한번 감사드린다”고 말했다. 월드쉐어 국제사업부 장혜준 수석은 “한국어를 배우는 태국 학생들에게 매년 ‘이주용 장학금’을 전달할 수 있어 매우 뜻깊다”며 “후원자님의 소중한 나눔이 학생들의 학업에 큰 힘이 되고, 미래를 향한 꿈을 키워 나가는 원동력이 되길 바란다”고 밝혔다. 한편 월드쉐어는 유엔 경제사회 이사회(UN ECOSOC) 특별협의지위를 획득한 국제구호개발 NGO단체로서 전 세계 20여 개국에서 아동그룹홈과 1:1 아동 결연, 교육 지원, 식수 위생, 의료 보건, 긴급 구호 사업 분야에서 활발하게 활동하고 있다.

• 서울대 안성훈 교수팀, 전자회로 없이 특정 주파수 증폭 가능한 필터 개발

  서울대학교 공과대학은 기계공학부 안성훈 교수 연구팀이 전자회로 없이도 특정 주파수를 걸러내고 증폭할 수 있는 ‘음향 밴드패스 필터(Interference Acoustic Filter)’를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다. 연구진은 마이크 하나와 간섭 기반 메타구조를 활용해 원하는 주파수만 선택적으로 들을 수 있는 기술을 구현함으로써 산업 현장의 고소음 환경에서도 기계 고장을 진단할 수 있는 길을 열었다. 이번 연구 결과는 기계공학 분야의 국제 학술지 ‘메카니컬 시스템즈 앤 시그널 프로세싱(Mechanical Systems and Signal Processing)’에 이번 달 게재됐다. 공장, 발전소, 항공기 엔진룸과 같은 산업 현장은 80~100데시벨(dB)에 달하는 엄청난 소음으로 가득하다. 이러한 환경에서는 기계가 고장 나기 직전 내는 미세한 ‘이상 신호음’이 거대한 기계 소음에 묻혀버려 작은 균열이나 기계 마모 같은 초기 징후를 놓치기 쉬웠다. 이는 결국 큰 사고로 이어져 인명 피해와 막대한 수리 비용이 발생하거나 생산 차질을 빚는 경우가 많았다. 이 문제를 해결하기 위해 고소음 환경에서 ‘소리’로 기계 고장을 진단하는 기술이 등장했다. 기계가 정상일 때와 고장 났을 때 내는 소리(주파수)가 다른 점에 착안해 고장을 의미하는 특정한 ‘이상 주파수’ 성분만 정확히 분리해 기계 이상을 진단하는 원리가 적용된 방식이다. 따라서 이 기술에는 기계 내외부에 장착된 전자회로나 컴퓨터 소프트웨어를 이용해 센서 신호에서 특정 주파수를 분리하는 ‘밴드패스 필터’와 복잡한 마이크 배열이 필수적이었다. 하지만 이러한 기존 방식에는 계산량이 많고, 서로 다른 종류의 기계 고장(다른 주파수)을 진단하기 위해 매번 번거롭게 비싼 회로나 구조를 새로 설계해야 하는 한계가 있었다. 이에 안성훈 교수 연구팀은 복잡한 전자식 필터나 다중의 마이크 배열 없이 피리 모양의 세계 최소형 메타구조(직경 4cm·길이 30cm)와 마이크 하나만으로 1.8~22킬로헤르츠(kHz) 대역의 소리를 선별·증폭하는 하드웨어 밴드패스 필터를 세계 최초로 개발했다. 이번 연구는 ‘소리를 간섭시키는 구조만으로도 주파수를 걸러낼 수 있다’는 아이디어에서 출발했다. 이 발상의 구현에 나선 연구진은 실린더 형태의 ‘간섭 원리 기반 메타구조(Interference Structure)’를 고안하고, 그 안에 일정 간격으로 뚫린 여러 개의 슬릿을 통해 들어오는 소리가 서로를 상쇄·보강하도록 설계했다. 그에 따라 이 밴드패스 필터는 기존의 전자신호 대신 음파의 위상 차이를 이용해 특정 방향의 특정 주파수를 강화할 수 있다. 더 나아가 구조를 돌려 각도만 바꿔도 어떤 주파수의 소리를 집중적으로 받아들이는지가 달라지므로(예: 2kHz → 71°, 5kHz → 20°, 10kHz → 11°) 장치를 물리적으로 회전시켜 원하는 주파수의 소리만 선택적으로 들을 수 있다. 따라서 이번에 고안된 밴드패스 필터는 이전 방식과 달리 새로운 종류의 기계 고장(다른 주파수)을 탐지할 때마다 매번 새 구조를 제작할 필요가 없다. 즉, 다양한 장비의 고장을 사전에 탐지해야 하는 산업 현장에서 범용성이 부족했던 기존 밴드패스의 한계를 극복한, 하드웨어로 작동하는 음향 밴드패스 필터가 구현된 것이다. 연구진은 밴드패스 필터의 유효성을 검증하는 현장 실험에서 공사장 소음, 클럽 음악, 기차 소리와 유사한 크기의 100dB 소음 조건에서도 목표 주파수의 신호 세기가 4.82배 커지는 결과를 확인했다. 또한 CNC(Computerized Numerical Control) 가공 기계에 적용한 실험에서는 고장을 뜻하는 이상 주파수(2041Hz)가 19.9배 증폭해 새로 개발한 밴드패스 필터의 탁월한 성능을 입증했다. 또 기존의 소리 센서로 취득한 데이터로 훈련시킨 인공지능(AI) 고장 진단 모델은 소음 환경에서의 기계 고장 인식률이 0%에 그쳤으나 음향 밴드패스 필터 센서로 취득한 데이터로 학습시킨 모델은 동일한 환경에서 78.6%의 인식률을 기록하는 성과를 거뒀다. 이는 기존에는 탐지 자체가 불가능했던 고장이 앞으로는 정밀하게 진단될 수 있다는 가능성을 시사한다. 이처럼 연구진은 단순한 하드웨어 구조 하나의 기능이 복잡한 전자식 필터나 다중 마이크 배열이 맡던 역할을 뛰어넘을 수 있음을 실증했다. 이번 연구의 밑바탕인 ‘간섭 원리 기반 메타구조’ 설계는 연구진이 이전에 개발한 ‘단일센서 기반 3차원 위치추정(3DAR, 3D Acoustic Ranging)’ 기술과도 맥을 같이 한다. 안 교수팀은 해당 연구에서도 메타구조를 활용해 마이크 하나와 회전 구조만으로 소리의 위치를 추정하는 혁신적 음향 센서를 구현한 바 있다. 이번에는 그 원리를 한 단계 더 확장해 소리를 ‘듣는’ 걸 넘어 ‘선택적으로 걸러내는’ 단계까지 발전시킨 성과를 거둔 것이다. 이번 기술은 앞으로 스마트 공장, 로봇, 항공기, 풍력 터빈 등 고소음 산업 환경에서 안전 사고의 징후인 주요 이상 신호를 잡아내는 하드웨어로 활용될 전망이다. 예를 들어 공장 내 CNC나 모터의 이상 소리만 자동 감지해 사고를 예방하거나 24시간 계속되는 소음 속에서도 센서가 배관 누수나 충돌음을 식별하는 시스템으로 확장될 수 있다. 오직 하드웨어만으로 구현되기 때문에 전력 소모가 없고, 고장 위험이 낮으며, 유지 비용이 적다는 강점도 향후 음향 밴드패스 필터가 폭넓게 응용될 가능성을 높인다. 안성훈 교수는 “이번 연구는 회로가 계산하기 전에 기계가 먼저 판단하는 지능, 즉 물리적 지식 기반 구조가 정보를 선별·가공해 연산 부담을 줄여 빠르고 효율적으로 작동하는 기계지능(Mechano-Intelligence)을 구현했다는 점에서 의미가 깊다”고 밝혔다. 논문의 제1저자인 안세민 박사과정생은 “세계 최초로 선보인 하드웨어 음향 필터는 각도만으로 주파수를 조절할 수 있는 강점을 지녔으며, 향후 AI와 결합 시 소음 속에서도 더욱 정확한 판단이 가능한 ‘기계의 지능화’ 시대를 앞당길 것”이라고 전망했다. 안세민 서울대 기계공학부 박사과정생은 혁신설계 및 통합생산 연구실에서 인간처럼 소리의 의미를 이해하는 ‘파운데이션 모델 기반 인지/판단/행동 시스템’을 개발 중이며, 다중 로봇의 협업을 연구하고 있다. 한편 이번 연구는 산업통상부가 지원하는 한국산업기술진흥원(KIAT) 산업혁신인재성장지원사업(RS-2024-00409092)의 지원으로 수행됐다.

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  2025-11-13

• 서울대 이건도 교수팀 ‘열적 디커플링’으로 고온초전도 현상 매커니즘 규명

  서울대학교 고온초전도 연구단(단장 이건도 신소재공동연구소 연구교수)이 40년 가까이 미제로 남아 있던 고온초전도 현상의 근본 원인을 ‘열적 디커플링(Thermal Decoupling)’이라는 새로운 개념으로 설명하는 데 성공했다고 밝혔다. 기존의 전자 중심 이론으로는 해석되지 않던 여러 실험 결과를 모두 정량적으로 설명하는 이번 연구는 초전도 연구의 새로운 패러다임을 제시했다는 평가를 받고 있다. 이번 연구 결과는 재료물리 분야의 국제학술지 ‘머티리얼즈 투데이 피직스(Materials Today Physics, IF=9.7)’에 ‘Thermal Decoupling in High-Tc Cuprate Superconductors’ 제하의 논문으로 지난 10월 27일 온라인 게재됐다. 1911년 네덜란드의 물리학자 카멜링 오네스가 발견한 ‘초전도 현상’은 전류가 저항 없이 흐르는 상태다. 이후 1957년 ‘BCS(Bardeen·Cooper·Schrieffer) 이론’을 발표해 초전도 현상의 메커니즘을 밝힌 미국의 물리학자 바딘·쿠퍼·슈리퍼가 노벨물리학상을 수상했지만, 이 이론은 섭씨 약 영하 250도(절대온도 약 25K) 이하에서만 성립되는 한계가 있었다. 그러나 1986년 IBM취리히연구소의 베드노르츠와 뮐러가 영하 240도에서도 초전도체가 되는 구리산화물(cuprate)을 발견한 뒤 상압·영하 140도에서도 초전도 현상이 발견된다. 따라서 전 세계의 물리학자들은 ‘왜 이렇게 높은 온도에서 초전도가 일어나는가?’라는 질문에 오래 매달려왔다. 지난 40년 동안 많은 접근법이 실패한 건 ‘전자’에만 초점을 맞췄기 때문이라고 파악한 서울대 이건도 교수팀은 층상 구조를 가진 고온 초전도체의 열적 특성에 주목한 연구로 이 난제의 해결에 도전했다. 그 결과, 대부분의 고온 초전도 물질은 이차원 물질이 적층된 구조며, 각 층이 서로 다른 원소로 이뤄져 층간 결합이 약한 상태라는 사실을 확인했다. 그리고 섭씨 영하 70도(절대 온도 약 200K) 이하일 때 층 사이의 열 흐름이 끊어지는 ‘열 분리(thermal decoupling)’ 현상을 발견하는 성과를 거뒀다. 특히 초전도가 실제로 일어나는 구리와 산소로 이뤄진 층은 YBCO(Yttrium barium copper oxide, 이트륨 바륨 구리 산화물로 이뤄진 고온 초전도 물질) 내부에 있고 낮은 유효온도를 유지하며 BCS 이론의 조건을 만족하지만, 실험에서 측정되는 값은 바륨과 산소로 이뤄진 표면층의 높은 온도를 반영하기 때문에 그간의 실험 결과가 기존 이론과 불일치했던 것으로 밝혀졌다. 이 유효온도 차이를 만든 핵심 요인은 바륨(Ba)과 같은 알칼리 토금속으로, 이들이 층간 이온 결합을 조절하며 열 흐름을 차단하는 역할을 한다는 점도 규명됐다. 아울러 이론적 계산에 따르면 이 ‘온도 분리 효과’를 보정했을 때 지금까지 수수께끼로 남아 있던 저항과 온도의 선형관계(linear-T resistivity), 우에무라 관계(Uemura relation), 초전도 돔(superconducting dome), 축소된 동위원소 효과(isotope effect)가 모두 하나의 원리 하에 정량적으로 설명된다는 사실이 확인됐다. 학계의 오랜 난제였던 고온초전도 메커니즘 규명에 성공한 이번 연구는 반도체 중심의 기존 전자 산업을 뛰어넘는 혁신적 산업, 즉 양자소자, 전력전송, 양자 컴퓨팅, 자기부상, 에너지 저장 기술 등의 발전이 가속화되는 전환점이 될 것으로 전망된다. 연구진은 상온에 근접한 초전도체 개발의 핵심 아이디어를 확보해 관련 특허를 이미 출원했으며, 머신러닝 기반의 고온 초전도 신물질 탐색 연구에 곧 착수할 계획이다. 이건도 교수는 “이번 연구 결과는 기존의 열평형 개념을 넘어서는 새로운 물리 패러다임으로, 과거 아인슈타인의 상대성 이론이나 플랑크의 양자론이 처음 등장했을 때처럼 큰 논쟁을 불러일으킬 수 있다”며 “곧 ‘열적 디커플링’을 직접 검증하는 실험 결과도 나올 것으로 기대한다”고 밝혔다. 이번 논문의 주저자로서 핵심 계산을 수행한 서울대 신소재공동연구소의 이성우 박사는 마법각도 꼬임 이중층 그래핀, 카고메 초전도 물질 등 다른 고온 초전도 물질에서도 ‘열적 디커플링’ 메커니즘을 규명하는 후속 연구를 수행할 계획이다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 ‘미래유망융합기술 파이오니어’ 난제도전과제 및 KISTI 슈퍼컴퓨팅 센터의 거대도전과제의 지원으로 수행됐다.

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  2025-11-07

• 아태이론물리센터 전재형 사무총장, 경북과학기술대상 과학기술진흥 부문 대상 수상

  아태이론물리센터(소장 사사키 미사오, 이하 APCTP)는 ‘2025 경북과학기술대상’ 과학기술진흥 부문 대상 수상자로 전재형 사무총장이 선정됐다고 밝혔다. 경북과학기술대상은 과학기술의 육성과 그 문화 확산에 현저한 기여를 한 개인 또는 단체에 수여되는 상으로, 창의적인 연구개발 의욕을 고취시키고 과학기술문화 저변 확대를 위해 2001년 제정됐다. 수상자는 부문별 성과, 우수성, 그리고 지역 과학기술 발전에 대한 기여도 등을 종합적으로 평가해 선정된다. 전재형 사무총장은 물리 연구 활동을 중심으로 기초과학 진흥 및 과학기술의 국제화에 기여하고, 우수한 연구 성과를 바탕으로 차세대 글로벌 리더 육성에 공헌한 업적을 인정받았다. 특히 2021년 APCTP 사무총장으로 부임해 △정부 공공사업 우수 운영을 통한 지역 과학행정 위상 제고 △APEC 기반 국제협력 확대 및 과학외교 실현 △과학문화 대중화 및 지역 인재 양성 기반 확립 등 전반적인 사업 운영과 공로를 인정받아 수상자로 선정됐다. 2025 경북과학기술대상 시상식은 오는 18일 안동체육관에서 개최되는 경북과학축전 내에서 진행될 예정이다. 경북과학축전은 경상북도에서 매년 개최하는 대표적인 과학문화 축제로 다양한 전시·체험·강연 프로그램으로 구성돼 있다. APCTP는 경북과학축전과 연계해 경북도민들을 대상으로 ‘APCTP 올해의 과학도서 저자강연’을 양일간 진행 예정이다. APCTP 사사키 미사오 소장은 “센터는 국내외 연구 활동과 국제학술 활동뿐만 아니라 지역 공동체를 위한 다양한 활동도 이어오고 있다”며 “이러한 노력이 결실을 거두는 것 같다. 앞으로도 센터는 국가적 위상을 높이는 동시에 경북도민을 위한 다양한 과학문화 활동을 함께 펼쳐나갈 것”이라고 밝혔다. 한편 APCTP는 1996년 아시아태평양경제협력기구(APEC) 회의를 계기로 설립된 우리나라가 유치한 국내 유일의 국제이론물리센터다. 현재 아태 지역 19개 회원국 및 36개 협력·협정기관과 협력 관계를 맺고 있으며, 지금까지 300여 명의 국내외 과학 인재를 유치하고 양성해 왔다. 정부의 과학기술진흥기금 및 복권기금의 지원을 바탕으로 지속적인 성장과 연구 협력 확대를 이어가며 아시아태평양 지역의 이론물리 및 기초과학 분야에서 공동연구와 학술 교류를 활발히 촉진하고 있다. 또한 대중강연, 지역 과학축제, 청소년 대상 프로그램 등 시민 대상의 다양한 프로그램을 통해 기초과학의 공익적 가치를 증진하고 있다.

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  2025-10-16

• 서울대 권성훈 교수팀, 신속 무균 시험법 개발 성공

  서울대학교 공과대학(이하 서울공대)은 전기정보공학부 권성훈 교수 연구팀이 서울대학교병원 의생명과학과 이은주 교수, 고려대학교 KU-KIST 융합대학원 김태현 교수 연구팀과 공동으로 기존에는 14일이 걸리던 의약품 무균 검사를 단 하루 만에 마칠 수 있는 ‘신속 무균 시험법(NEST, Nanoparticle-based Enrichment and rapid Sterility Test)’ 개발에 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 ‘네이처 바이오메디컬 엔지니어링(Nature Biomedical Engineering)’에 게재됐다. 대한약전에 따른 무균시험법은 의약품이나 의료기기 등 균이 없어야 하는 제품이 실제로 무균 상태인지 확인하는 시험법으로, 일반적으로 14일이 소요된다. 아울러 최근 제약시장에 새롭게 등장한 세포·유전자 치료제 등의 바이오의약품에도 이와 동일한 확인 시험법이 적용된다. 바이오의약품은 현대 생명공학의 산물로, 난치 혈액암 환자를 완치시킨 CAR-T 세포치료제, 팬데믹의 흐름을 바꾼 코로나19 mRNA 백신, 그리고 암 면역치료의 핵심 무기가 된 단일클론항체 등이 대표적이다. 이 의약품들은 불치의 영역으로 여겨지던 암을 완치시키고 치료 기회가 없던 환자에게 새로운 선택지를 제공하는 등 난치병 치료의 새로운 길을 연 바 있다. 이처럼 미래 의료의 핵심으로 그 중요성이 부각되면서, 글로벌 바이오의약품 시장은 2024년 기준 약 4000억달러(약 550조원) 규모로 추정되며, 매년 약 15% 이상의 높은 성장세가 이어질 것으로 전망된다. 하지만 빠른 시장 성장 및 기술 진보와는 대조적으로, 바이오의약품의 품질관리 기준은 과거 합성의약품의 기준을 답습하는 데 머물고 있다. 이 기준은 유효 기간이 수일에 불과한 최신 세포·유전자 치료제 등 바이오의약품의 특성을 반영하고 있지 않기 때문에 큰 문제를 낳는다. 바이오의약품의 무균시험 결과를 기다리는 사이, 약효는 사라지고 환자는 치료 기회를 놓칠 수 있는 것이다. 결국 의약품의 무균 입증이 완료되지 않은 상태에서 환자에게 투여할 수밖에 없는 경우가 발생한다. 이는 환자 안전과 치료 효과 사이에서 불가피하게 감수해야 했던 한계였다. 이 문제의 해결에 나선 공동 연구진은 기존 검사에 소요됐던 14일의 기간을 단 하루 이내로 단축한 신속 무균 검사 기술인 NEST를 개발했다. 환자에게 무균이 입증된 바이오의약품을 제때 안전하게 투여할 수 있는 가능성을 연 것이다. 연구진은 우리 몸의 선천 면역 반응(침입균을 구별하는 방어 체계)에서 아이디어를 얻어 다양한 병원균에 선택적으로 결합하는 특수 펩타이드 코팅 자성 나노입자를 활용해 의약품 내 극미량의 병원균을 신속히 농축했다. 이어 광범위한 미생물의 대사 신호를 실시간으로 고감도 형광 검출할 수 있는 전용 이미징 칩과 자동화 장비를 개발해 기존보다 수십 배 빠른 속도와 높은 신뢰도를 동시에 확보하는 성과를 거뒀다. 특히 최소 5시간에서 최대 18시간 이내에, 14가지 균종에서 극미량의 균(1ml당 하나의 균체) 검출이 가능함을 확인했다. 더 나아가 공동 연구진은 임상 등급의 줄기세포와 1회 투여 비용이 수억 원에 달하는 CAR-T 세포치료제 등 실제 투여용 샘플을 활용해 검증을 수행했고, 그 결과 NEST가 실험실 단계를 넘어 실제 환자 시료에서도 안정적으로 작동함을 확인했다. 서울대학교병원 의생명과학과 이은주 교수는 “첨단재생의료 분야에서 제조 직후 환자에게 즉시 투여되는 바이오의약품의 경우 완제에 대한 14일 무균 검증은 완료되지 않은 상태에서 처치가 이루어질 수밖에 없었다”며 “향후 완제에 대해서도 당일 무균성을 확인하고 환자에게 투여할 수 있게 된다면, 관련 규제 체계에도 변화가 뒤따를 것이며 환자 안전성 역시 획기적으로 개선될 것”이라고 밝혔다. 권성훈 교수가 대표로 있는 종합 미생물 진단 기업 퀀타매트릭스와 서울대학교병원은 NEST의 현장 적용을 위해 지난 8월 신속 무균 검증 연구 및 사업화를 위한 업무협약(MOU)을 체결하고 대규모 임상 검증에 착수했다. 서울대병원은 환자용 세포·유전자 치료제를 자체 생산·운영하는 인프라를 갖추고 있어, 실제 환자 시료 기반 평가를 신속하게 수행할 수 있다. 또한 퀀타매트릭스는 서울대·고려대·서울대병원 연구진과 ‘uRAST(세계 최초로 배양 없이 13시간 이내 항생제 감수성·병원체 동정, 2024년 Nature 게재)’ 기술을 공동 개발하는 등 미생물 진단 분야에서 검증된 기술 개발 및 상용화 역량을 보유하고 있으며, 이를 바탕으로 NEST의 장비·시스템 고도화와 현장 적용을 담당한다. 양 기관은 올해 안에 서울대병원 첨단세포·유전자치료센터 내에 장비 2대를 설치하고, 실제 임상 시료로 성능 평가와 기술 고도화를 진행할 계획이다. 이번 연구에서 개발된 기술은 바이오의약품을 넘어 패혈증 진단, 식품 안전성 검사, 화장품 무균성 검증, 감염병 확산 초기 대응 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다. 고려대 김태현 교수는 “NEST는 단순한 연구 성과를 넘어 여러 산업 분야로 확장될 수 있는 잠재력이 크다”며 “임상 현장에서 축적되는 데이터를 토대로 신뢰성을 높여갈 것”이라고 말했다. ﾠ 서울대 권성훈 교수는 “이번 성과가 환자 안전을 보장하는 새로운 기준으로 자리 잡을 수 있도록 추가 검증과 임상 적용을 적극적으로 이어가겠다”며 “향후 국내를 넘어 글로벌 임상과 규제 환경 개선에도 기여할 계획”이라고 밝혔다. ﾠ 이번 논문의 제1저자인 강준원 박사는 2025년 2월 서울대학교 공과대학 협동과정 바이오엔지니어링 전공에서 박사학위를 취득한 후, 현재 한국과학기술연구원(KIST)에서 박사후연구원으로 재직 중이다. 혈액 배양 단계를 생략한 패혈증 진단 플랫폼과 의약품의 신속 무균 입증 플랫폼 등 혁신적인 균 검출 및 항생제 감수성 검사 기술을 개발해 왔으며, 산업체 및 서울대학교병원과의 협력을 통해 상용화를 추진하고 있다. 향후 해당 기술들의 임상 적용성과 산업적 확장을 위한 후속 연구를 지속하는 동시에 신생아 패혈증 진단 및 환경 모니터링, 폐렴 모사 시스템 등 감염성 질환의 진단 및 관리 분야로 연구 범위를 넓혀갈 계획이다.

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  2025-10-14

• 한국분자세포생물학회, 멘토링 프로그램 성공적 개최

  한국분자·세포생물학회(KSMCB, 회장 정선주)는 제주 국제컨벤션센터에서 열린 ‘KSMCB 2025 국제학술대회’ 기간(9월 29일~10월 2일, 제주 ICC) 중 차세대 생명과학자의 성장을 지원하는 멘토링 프로그램을 성공적으로 개최했다고 밝혔다. KSMCB 학술대회의 특별세션으로 마련된 이번 프로그램은 연구소, 기업, 학계, 정부 전반의 전문가들이 참여해 미래 과학자를 꿈꾸는 대학원생 및 학부생들과 다양한 경험을 공유하는 자리로 기획됐다. 한국여성과학기술인육성재단(WISET, 이사장 문애리)과 공동으로 기획된 라운트테이블에는 생명과학 분야 여성 대학원생 73명이 참여해 선배 여성 과학자들과 진로에 대한 고민을 나눴다. 멘토단은 정부출연연구기관 소속 6명(한국생명공학연구원, 한국기초과학지원연구원 등), 바이오제약기업 소속 3명(에이인비, GC녹십자, 베링거인겔하임), 대학 소속 11명(가톨릭, 서울대, 연세대 등)을 포함해 총 22명의 여성과학자가 멘토로 참여해 멘티 학생들에게 현실적인 조언을 아끼지 않았다. 멘토로 참여한 연세대학교 홍승희 교수는 “이공계에 대한 관심이 줄어드는 현 상황에서 이번 멘토링은 여성 대학원생들이 졸업 후 다양한 경력 개발 경로를 탐색할 수 있는 의미 있는 기회가 됐다”고 말했다. 멘티로 참여한 서울대학교 이정하 대학원생은 “평소 졸업 이후 진로에 대한 고민이 많았는데, 멘토의 조언으로 용기를 얻고 앞으로 생명과학 분야에서 도전할 방향을 찾게 됐다”고 소감을 밝혔다. 남녀 학부생을 대상으로 하는 Into the BIO LAB 프로그램에는 과학기술정보통신부 강성환 과장, 상트네어바이오 이덕재 이사, 한국과학기술원 이지민 교수 등 총 6명이 멘토로 참여했다. 생명과학 전공 학부생 67명이 참석해 졸업 후 정부, 산업, 학계 등 다양한 분야로의 진로 탐색에 대한 구체적 조언을 얻었다. KSMCB 정선주 회장은 “이번 멘토링 프로그램은 올해 학술대회에서 처음 기획한 행사로, 차세대 연구자들이 미래의 방향성을 모색할 수 있는 기회를 제공했을 뿐 아니라 세대 간 지식과 경험을 잇는 뜻깊은 시간이었다”며 “앞으로도 학회의 사회적 책무를 다하기 위해 프로그램을 지속적으로 발전시켜 나가겠다”고 밝혔다. 한편 한국분자·세포생물학회는 1989년 창립된 곳으로 올해로 36주년을 맞는다. 이학·의약학·식물/농림수산/식품학 분야를 아우르는 생명과학계 학회로, 현재 6100여 명의 박사학위 소지자인 정회원과 학생회원, 산업체 회원들을 포함해 등록회원 기준 대략 2만300여 명이 참여하고 있다. 매년 국제 정기학술대회를 개최해 세계의 유수 과학자들을 초청하고 국내 연구자들과의 교류를 증진시킴으로써 연구 네트워크를 형성하고, 역동적으로 변화하는 생명과학 분야의 세계적 흐름에 적극적으로 대응할 수 있는 환경을 조성하는 데 크게 기여하고 있다. 아울러 국내 동계학술대회 개최, 5개 지역 분회/21개 학술분과/4개 준분과의 학술 활동 지원, 생명과학 분야 후속세대 양성을 위한 ‘경암바이오유스캠프’ 개최를 통해 국내외 생명과학계의 발전을 위한 역할을 수행해 오고 있다.

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  2025-10-01

• 월드쉐어, 태국 쭐라롱껀 대학교에서 ‘이주용 장학금’ 수여식 가져

  월드쉐어는 지난 9월 22일 태국 방콕 쭐라롱껀 대학교에서 한글날을 기념해 ‘이주용 장학금’ 수여식을 진행했다. ‘이주용 장학금’은 故 이주용 후원자의 뜻을 이어 그의 딸 이혜영 후원자의 지원으로 조성된 장학 제도로, 학업 지속이 어려운 학생들에게 매년 등록금을 지원하고 있다. 특히 한글날을 기념해 쭐라롱껀 대학교 한국어학과 학생들에게 장학금이 전달되고 있으며, 올해도 6명의 학생이 1년 치 등록금 전액을 지원받았다. 장학생은 경제적 여건과 성적, 출석률, 학과 활동, 한국 관련 외부 활동 등 다양한 기준을 종합적으로 고려해 선발됐다. 장학생으로 선발된 한 학생은 학비 부담이 줄어 마음이 한결 가벼워졌다며, 이 기회를 잊지 않고 꼭 좋은 사람이 되고 싶다고 소감을 밝혔다. 이날 수여식에는 당까몬 니펌펫 쭐라롱껀 대학교 인문대학 부학장 겸 학생처장, 이싸잉야 파티 한국어학과 학과장, 타넷 사칫보리숫 교수, 수파펀 분룽 한국학센터 소장, 차나마스 펭쏨분 한국어교육연구센터 소장 등 주요 인사들이 참석해 자리를 빛냈다. 수파펀 분룽 소장은 “10년 넘게 학생들에게 장학금을 지원해 주신 故 이주용 님과 이혜영 님께 깊이 감사드린다”며 “우리 학생들의 미래를 밝혀주신 것에 다시 한번 감사드린다”고 말했다. 월드쉐어 국제사업부 장혜준 수석은 “한국어를 배우는 태국 학생들에게 매년 ‘이주용 장학금’을 전달할 수 있어 매우 뜻깊다”며 “후원자님의 소중한 나눔이 학생들의 학업에 큰 힘이 되고, 미래를 향한 꿈을 키워 나가는 원동력이 되길 바란다”고 밝혔다. 한편 월드쉐어는 유엔 경제사회 이사회(UN ECOSOC) 특별협의지위를 획득한 국제구호개발 NGO단체로서 전 세계 20여 개국에서 아동그룹홈과 1:1 아동 결연, 교육 지원, 식수 위생, 의료 보건, 긴급 구호 사업 분야에서 활발하게 활동하고 있다.

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  2025-10-01

실시간 교육 기사

• 사이버한국외대 “사이버대 최초 일반대학원 신규 설치 인가” 글로벌한국어학과와 AI & English학과 운영

  사이버한국외국어대학교(총장 장지호)는 “교육부로부터 사이버대학 최초로 일반대학원 신규 설치 인가를 통보받아 2025학년도 1학기에 석사과정 일반대학원을 개원한다”고 밝혔다. 사이버한국외대 일반대학원은 글로벌한국어학과와 AI & English학과 두 개의 전공으로 운영된다. 글로벌한국어학과는 한국어와 한국문화에 대한 세계인의 관심과 선호가 확대되고 국내외 한국어 학습자도 그에 비례해 증가하는 추세에 맞춰 글로벌 환경 속에서 더욱 유연하게 활동할 글로벌 한국언어문화 전문가를 양성한다. AI & English학과는 딥러닝 플랫폼, 챗봇, 텍스트 분석과 자연어 처리 등 AI의 사용이 보편화된 상황에서 한 걸음 더 나아갈 능력을 갖춘 언어데이터 분석 및 AI 활용 영어 콘텐츠 개발 전문인력을 양성하게 된다. 사이버한국외대 장지호 총장은 “올해로 개교 20주년을 맞은 우리 대학이 사이버대학 최초로 일반대학원 신규 설치 인가를 받았다는 것은 매우 고무적인 일”이라며 “더욱 질 높은 교육콘텐츠와 첨단 교육환경을 제공함으로써 미래를 선도하는 글로벌 전문가의 육성이라는 소명에 충실히 임하겠다”고 말했다. 한편 사이버한국외국어대학교는 서울시 동대문구 이문동 한국외국어대학교 안에 자리한 4년제 원격대학이다. 사이버한국외대는 국내 유일 외국어 특성화 사이버대학교로, 세계 3위 언어 교육 기관인 한국외대의 외국어 교육 노하우를 바탕으로 △체계적인 교육 과정 △최첨단 온라인 교육 환경 △학생 중심의 교육 서비스를 제공한다. 사이버한국외대 대학 과정에는 영어학부, 중국어학부, 일본어학부, 한국어학부, 스페인어학부, 베트남·인도네시아학부, 마케팅·경영학부, 지방 행정·의회 학부, 산업안전·주택관리학부, 다문화·심리상담학부, K뷰티학부 등 11개 학부와 아테나 교양학부가 있다. 대학원 과정에는 TESOL대학원과 2025년 개원하는 일반대학원이 있다.

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  2024-11-19

• 서울대 정인호 교수 미국 금속·재료학회가 주관하는 상의 수상자로 선정

  서울대학교 공과대학은 재료공학부 정인호 교수가 미국 금속·재료학회(TMS)가 주관하는 ‘Sadoway Materials Innovation and Advocacy Award’의 2025년 수상자로 선정됐다고 밝혔다. 지속가능한 재료 공정에 기여한 미국 매사추세츠 공대(MIT) 재료화학공학과 교수 도널드 새도웨이(Donald R. Sadoway) 교수의 공로를 기리는 ‘Sadoway Materials Innovation and Advocacy Award’는 연구, 교육, 정책적 노력 등을 통해 재료과학 및 공학 분야, 특히 지속가능성(sustainability) 분야에서 혁신적 업적을 거둔 중견 연구자에게 수여하는 상이다. 정인호 교수는 재료 열역학 데이터베이스 개발과 교육을 통해 혁신적 재료개발 및 지속가능한 공정 개발에 기여한 공헌을 인정받아 본 상을 수상했다. 그간 정 교수는 금속 및 세라믹 재료의 열역학 데이터베이스 개발 및 이를 이용한 재료설계 및 공정 최적화, 철강제조 공정 설계 및 탄소중립 관련 공정 기술 개발 등을 주제로 연구를 수행해 온 바 있다. 시상식은 내년 3월 미국 라스베이거스에서 열리는 제154회 TMS 학술대회(TMS 2025 Annual Meeting)에서 개최될 예정이다. 정 교수는 “지난 20여 년 동안 재료 분야의 열역학 데이터베이스 개발에 매진하고, 이를 전 세계 재료분야 연구자들이 활용할 수 있게 교육 및 전파해 온 노력을 인정받은 데 대해 깊은 감사의 말씀을 드린다”며 “학계와 산업계에서 열역학 계산을 활용해 혁신적이고 지속가능한 재료 및 공정설계를 수행할 수 있도록 관련 연구 및 교육을 계속해 나갈 계획”이라고 밝혔다. 2007년부터 2017년까지 캐나다 맥길대학교(McGill University) 광업 및 재료공학과에서 조교수와 부교수를 지낸 정 교수는 현재 서울대학교 재료공학부 교수로 재직 중이다. 또한 2009년부터 전 세계 14개 철강 관련 기업이 공동 지원하는 철강 컨소시엄(Steelmaking Consortium)의 과제 책임자를 맡아오고 있다.

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  2024-11-14

• 세계 최상위 연구자에 포함된 한국의 연구자 수 작년 대비 12% 증가

  엘스비어는 세계 최상위 연구자에 포함된 한국의 연구자 수가 2023년 대비 12% 증가해 2024년 2364명으로, 2년 연속 두 자릿수 성장을 지속하고 있다고 밝혔다. 세계 최상위 2% 연구자 리스트는 색인/인용데이터베이스인 Scopus 기반 22개의 주요 주제, 174개의 세부 주제분야 별로 최소 5편 이상의 논문을 발표한 전 세계 연구자 중 백분위 2% 이상인 상위 10만 명의 연구자를 대상으로 1960년부터 2023년까지의 논문 피인용도에 따른 영향력을 분석(2024년 8월 1일 기준)해 최종 선정했다. 전세계 연구자 수는 작년 961만 명에서 1025만 명으로 7%, 리스트에 포함된 최상위 2% 연구자는 20만4643명에서 21만7097명으로 6% 증가했다. 한국의 최상위 2% 연구자는 2023년 2120명에서 2364명으로 244명이 늘어 12% 증가, 연구자 수 기준으로 전세계 15위에 올랐다. 미국이 8만4204명으로 가장 많고, 다음으로 영국(1만9648명), 독일(1만1527명) 순으로 나타나며, 중국은 1만 명이 넘어서며 4위에 자리했다. 2364명의 한국 연구자들은 18개 주제분야에 분포돼 있으며, 모든 분야에서 연구자 수가 증가했다. 가장 많은 연구자가 인에이블링 및 전략 기술(555명)에 포함됐으며, 다음으로 임상 의학(440명), 공학(341명), 화학(285명), 물리학 및 천문학(234명)이 뒤를 이었다. 연구자 수 증가가 가장 많았던 주제는 임상 의학으로 71명이 증가했다. 세계 최상위 2% 연구자가 가장 많이 포함된 기관은 서울대학교(323명)로 확인되며, 다음으로 KAIST(162명), 연세대학교(156명), 성균관대학교(145명), 고려대학교(117명) 순으로 나타났고, 상위 20개 대학 중 18대학의 연구자 수가 증가했다. 5위까지 순위는 작년과 동일하며, 23명이 증가한 울산대학교가 11위, 이화여자대학교(38명)가 2022년에 이어 상위 20개 대학에 다시 포함됐다. 이들 상위 20개 대학에 소속된 세계 최상위 2% 연구자 수는 총 1642명으로, 전체 2364명의 약 70%를 차지했다. 엘스비어 장현주 이사는 “한국의 상위 2% 연구자 수가 2년 연속 두 자릿수 성장을 하고 있다는 것은 한국 연구자의 연구 경쟁력이 강화되고 있다는 증거”라고 말하며 “연구자의 논문 인용 영향력을 높이기 위해 출판 전에는 국제, 산학, 다학제 협력을 전략적으로 검토하고, 출판 후에는 가시성을 높이기 위해 홍보하며, 인용 현황을 확인 및 관리하는 것이 필요하다”고 강조했다. 한편 엘스비어(Elsevier)는 과학 기술, 의학 분야 출판사이자 데이터 분석 기업이다. 9500여 명의 직원들이 170개 이상의 국가와 지역에서 전세계 연구자들에게 최상의 연구 솔루션을 제공하고 있다.

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  2024-11-13

• 서울대 김성우 교수 IFEES 집행위원 선출 “인재 양성 국제협력 체계 구축할 것”

  서울대학교 공과대학은 공학전문대학원 김성우 교수가 2024년 ‘세계공학교육단체협의회’(International Federation of Engineering Education Societies, IFEES)의 2024년도 집행위원으로 선출됐다고 밝혔다. IFEES는 전 세계 공학교육 조직 관련 국제 단체다. 세계공과대학장협의회(GEDC), 미국공학교육협회(ASEE) 등 다양한 공학교육 조직들이 IFEES에 참여 중이다. 올해 선거에서는 한국공학교육학회(KSEE)를 대표하는 김성우 교수 외에도 전기전자공학자협회(IEEE), 미국공학인증제(ABET), 국제시스템엔지니어링협회(INCOSE), 호주공학교육협회(AAEE), 세계공학교육학생협의체(SPEED)를 각각 대표하는 후보 5명이 함께 집행위원으로 선출됐다. 김성우 교수의 IFEES 집행위원 선출은 한국의 우수한 공학교육이 전 세계에 걸쳐 국제적 영향력을 확대할 수 있는 중대한 전기를 마련했다는 점에서 괄목할 만한 성과로 평가받는다. 향후 김 교수는 IFEES의 글로벌 공학교육 정책 수립과 주요 의사결정에 참여하는 동시에 국제 협력을 통해 공학교육 발전을 주도하게 된다. 김 교수는 “수많은 공학 및 공학교육 조직을 대표하는 IFEES의 집행위원으로서 한국과 세계 공학교육 발전에 기여해야 할 책무를 맡게 돼 큰 책임감을 느낀다”고 선출 소감을 밝히며 “탄소중립, 고령화, 양극화, 디커플링, 과학기술윤리 문제처럼 국제적 핵심 도전 과제들을 해결할 공학 인재를 양성하는 국제협력 체계를 구축하겠다. 아울러 내년에 한국에서 열리는 ‘세계공학교육포럼 및 공과대학장 세계대회(WEEF&GEDC 2025)’를 성공적으로 개최하기 위한 국제 외교를 담당할 예정”이라고 밝혔다.

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  2024-11-01

• 건국대 강학수 교수팀 답토마이신 항생제 고효율로 생산할 수 있는 미생물 균주 확보

  건국대학교 KU융합과학기술원 강학수 교수(의생명공학과) 연구팀이 합성생물학 기술을 활용해 답토마이신 항생제를 고순도, 고효율로 생산할 수 있는 미생물 균주를 개발했다. 이 연구 결과는 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 기초연구실지원사업, 레트로생합성 원천기술개발사업의 지원을 받아 수행된 것으로 세계적 화학 저널인 ‘Journal of the American Chemical Society’ (JACS, IF=14.5)에 지난 28일 게재됐다. 답토마이신은 리포펩타이드 계열의 항생제로, 다제내성 슈퍼박테리아 감염증 치료에 중요한 역할을 하는 의약품이다. 그러나 기존의 산업 생산 방식에서는 불필요한 유도체가 생성되고, 지방산인 데카노익산을 추가로 공급해야 하는 등 비효율적인 과정이 존재했다. 이에 따라 고효율의 대량 생산 균주 개발이 필요하다는 요구가 증가해 왔다. 강 교수팀은 이번 연구를 통해 답토마이신 생산균주인 스트렙토마이세스 로제오스포로스의 유전체를 엔지니어링하고, 지방산 대사 경로를 리프로그래밍해 고순도 및 고효율의 생산 균주를 확보했다. 이 균주는 기존 야생형 균주에 비해 약 2200% 향상된 생산 수율을 자랑하며, 배양 과정에서 데카노익산의 공급이 필요 없어 경제적이고 친환경적인 생산 공정을 가능하게 할 것으로 기대된다. 이는 합성생물학 플랫폼을 통해 미생물 유래 의약품 생산의 가능성을 극대화한 사례로, 향후 원료 의약품 산업에서의 응용 가능성을 보여준다.

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  2024-10-31

• 서울대 유경민 학생의 투명 전극 연구, ACerS 주관 알프레드 쿠퍼 장학상 수상

  서울대학교 공과대학은 재료공학부 유경민 학생(22학번, 20)이 투명 전극 연구의 학문적 우수성을 인정받아 세라믹 분야에서 권위 있는 학회인 미국 세라믹학회(American Ceramic Society, ACerS)가 주관하는 학부생 논문 공모전에서 ‘알프레드 쿠퍼 장학상(Alfred R. Cooper Scholars Award)’을 수상했다고 밝혔다. 알프레드 쿠퍼 장학상은 유리 및 광학 소재 분야에서 연구 성과가 탁월한 학부생을 격려하기 위해 제정된 상이다. 수상자에게는 500달러의 상금과 상패가 수여되며, 매년 미국에서 개최되는 재료공학 분야 컨퍼런스인 ‘미국재료학회(Materials Science & Technology, MS&T)’에서 자신의 연구 성과를 구두 발표할 기회를 얻는다. 이번 수상을 통해 우수 논문으로 선정된 유경민 학생의 연구 논문은 재료공학 분야의 SCIE급 상위 10%에 해당하는 국제 학술지 ‘저널 오브 올로이스 앤 컴파운즈(Journal of Alloys and Compounds)’에 게재됐다. 재료공학부 정인호 교수 연구실에서 인턴십 과정을 밟은 유경민 학생은 최운오 박사과정생과 함께 투명 전극 연구를 진행한 바 있다. 투명 전극이란 투명하면서도 전류가 잘 흐르는 재료를 말하며, 이러한 특성 때문에 태양 전지, 터치스크린 등에 사용된다. 유경민 학생은 투명 전극에 주로 사용되는 산화 인듐(indium oxide, In2O3)에 산화 주석(tin oxide, SnO2)과 산화 아연(zinc oxide, ZnO)이 추가된 물질이 1400℃ 이상의 고온에서 어떤 거동을 보이는지 연구했다. 그 결과, 지금까지 보고된 적 없는 인듐(In), 주석(Sn), 아연(Zn)의 혼합 산화물(In2Sn2Zn2O9)을 발견하는 성과를 거뒀을 뿐 아니라 해당 물질의 정확한 조성, 결정 구조, 생성 온도를 분석하는 연구도 수행했다. 학부생 신분임에도 주도적으로 연구를 진행해 우수한 성과를 거둔 유경민 학생은 “연구를 지도해주신 정인호 교수님, 함께 논문 작업에 참여하신 최운오 선배님에게 감사드린다”고 인사를 전하며 “다른 학부생들도 인턴십에 참여해 연구의 전 과정을 직접 체험해보면 진로 선택과 연구 역량 함양에 있어서 큰 도움이 될 것”이라고 밝혔다.

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  2024-10-29

• 서울대 장호원 교수팀 초저전력 인공지능 연산 뉴로모픽 하드웨어 개발

  서울대학교 공과대학은 재료공학부 장호원 교수팀이 초저전력으로 인공지능 연산을 수행할 수 있는 뉴로모픽(Neuromorphic) 하드웨어를 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 기존의 지능형 반도체 소재 및 소자가 지닌 근원적 문제의 해결책을 제시하고 어레이 수준의 기술화 가능성을 시사한 점을 국제적으로 인정받아 지난 18일 다학제 분야 최고 수준 저널인 ‘네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)’(IF: 38.1)에 발표됐다. 현재 사물 인터넷, 사용자 데이터 분석, 생성형 AI, 거대언어모델(LLM), 자율 주행 등 다양한 분야에서 빅데이터 처리를 위해 막대한 전력이 병렬연산 기반의 컴퓨팅에 소요된다. 그런데 병렬연산에 쓰이는 기존 CMOS 실리콘 반도체 기반 컴퓨팅은 에너지 소모, 메모리 및 프로세서의 속도 저감, 고집적 공정의 물리적 한계 등의 문제점을 안고 있다. 이로 인해 인공지능이 우리의 삶을 윤택하게 해주는 한편으로는 에너지 및 탄소 배출 문제를 낳고 있는 상황이다. 이 난제를 해결하려면 기존의 디지털 기반 폰노이만 구조(Von Neumann architecture) 컴퓨팅의 한계를 극복할 필요가 있다. 따라서 인간 뇌의 작동 원리를 모사한 차세대 지능형 반도체 기반 뉴로모픽 하드웨어의 개발이 시급한 과제로 부상 중이다. 인간의 뇌는 대략 1000억 개의 뉴런과 이들이 서로 연결된 1000조 개의 시냅스로 구성돼 있는데, 시냅스는 전기적 신호를 통해 이온 이동을 유도해 상호 연관 정보를 시냅스 가중치로 저장함으로써 기억, 연산, 추론 등을 수행하는 지성 활동의 기본 단위다. 이러한 두뇌의 시냅스 작동 방식을 모사한 지능형 반도체 기반 뉴로모픽 하드웨어는 입력 신호의 이력에 따라 아날로그 다중저항 상태를 저장해 그 가중치를 연산에 활용하는 비휘발성 멤리스터(Memristor) 소자에 기반을 두고 있다. 이 멤리스터 소자에 적용 가능한 소재로 많이 연구된 비정질 금속 산화물은 전도성 필라멘트를 기반으로 구동돼 특정 부분에서만 전하가 축적되기 때문에 시냅스 가중치 조절이 비대칭, 비선형적으로 이뤄질 수밖에 없다. 따라서 병렬 연산의 부정확성이 크고 에너지 효율성이 낮다는 치명적 한계가 있었다. 이에 문제의식을 발전시킨 김승주 박사와 장호원 교수는 최근 차세대 태양전지 및 LED 소재로 주목받던 할라이드 페로브스카이트 소재가 높은 이온 이동도를 가진다는 특성에 착안해, 유·무기 하이브리드 소재 설계를 기반으로 뉴로모픽 소자를 개발하는 연구에 집중했다. 그 결과 연구팀은 첨단 공정으로 설계된 새로운 이차원 페로브스카이트 소재에서 이온이 반도체 표면 전면에 균일하게 분포할 수 있다는 사실을 발견할 수 있었다. 이를 통해 기존 지능형 반도체에서는 실현 불가능했던 초선형적이고 대칭적인 시냅스 가중치 조절을 성공적으로 구현했다. 이 기전은 연구에 함께한 포항공과대학교 연구팀이 제일원리 계산을 통해 이론적으로 증명했다. 그리고 개발된 소자의 성능을 활용해 하드웨어에서 인공지능 연산의 높은 정확도를 평가한 결과, MNIST와 CIFAR와 같은 작은 데이터뿐만 아니라 고해상도 이미지인 이미지넷(ImageNET) 데이터에서도 이론적 한계값과 0.08% 이내의 매우 적은 오차로 추론이 가능함을 확인했다. 더 나아가 단일 소자뿐만 아니라 어레이 수준에서도 초저전력으로 인공지능 연산을 가속할 수 있다는 사실을 미국 서던캘리포니아대학교(USC, University of Southern California)와의 공동 연구를 통해 입증했다. 지능형 반도체 소재 및 소자의 에너지 효율성을 크게 향상시킨 이번 연구는 앞으로 인공지능 연산의 전반적인 에너지 소모를 줄이는데 크게 기여할 수 있다. 또한 초선형적이고 대칭적인 시냅스 가중치 조절을 통해 인공지능 연산의 정확도를 획기적으로 높이는 동시에 자율주행, 의료 진단 등 다양한 분야에서 응용이 가능할 것으로 기대된다. 더불어 향후 차세대 인공지능 하드웨어 기술의 발전은 물론이고 관련 반도체 산업의 혁신도 촉진할 것으로 전망된다. 이번 연구에서 개발한 기술은 3년 전 김승주 박사와 장호원 교수가 재료 분야 최고 수준 저널인 ‘머티리얼즈 투데이(Materials Today)’(IF: 21.1)에 실린 주목할 만한 논문(Highlighted Paper)에서 발표한 기술을 한층 더 업그레이드한 기술로, 현재 국내 및 미국 특허 등록을 위한 심사가 진행 중이다. 연구를 지도한 장호원 교수는 “이번 연구는 차세대 지능형 반도체 소자의 근원적 문제를 해결할 수 있는 중요한 기초 자료를 제공하는 성과를 거뒀다”며 “특히 고성능의 뉴로모픽 하드웨어를 개발하기 위해서는 인공 시냅스 소재 내에 국소화된 필라멘트를 만드는 것보다 소재 전면에 균일한 이온 이동을 유도하는 것이 중요하다는 사실을 제시했다는 점에서 매우 의미가 깊다”고 밝혔다. 논문의 제1 저자로서 본 연구를 주도한 김승주 박사는 서울대학교 재료공학부에서 학사, 석사, 박사를 졸업한 후 서던캘리포니아대학교(USC, University of Southern California) 전기컴퓨터공학부에서 박사후연구원으로 재직 중이다. 박사과정 중 개발한 소재 기술을 어레이 수준으로 확장시키기 위해 해당 분야 최고 수준의 연구실이 있는 서던캘리포니아대의 방문연구원으로 파견을 가서 국제적 공동 연구를 수행한 후 박사후연구원까지 연계하며 연구의 완성도를 높였다. 현재 미 공군연구소 및 미국 반도체 회사들과의 협업 하에 우주, 항공 분야에서 활용할 수 있는 극한조건 지능형 반도체 개발 연구를 담당하고 있다.

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  2024-10-21

• 서울대 김용환 교수 미국 조선학회 학술 공로상인 ‘케니스 데이빗슨 메달’ 수상자 선정

  서울대학교 공과대학은 조선해양공학과 김용환 교수가 미국 조선학회(SNAME)가 주관하는 선박 연구 분야의 학술공로상인 ‘케니스 데이빗슨 메달(Kenneth Davidson Medal)’의 2024년 수상자로 선정됐다고 밝혔다. 이동체 역학 연구의 선구자였던 고(故) 데이빗슨 교수의 이름을 딴 데이빗슨 메달은 1959년부터 선박 연구 분야의 탁월한 성취를 이룬 학자에게 수여해오고 있는 미국 조선학회의 주요 학술공로상이다. 미국 조선학회는 해군, 해운과 해양산업을 비롯한 6개 분야에서 매년 또는 격년 단위로 메달 수상자를 선정하는데, 이 중 데이빗슨 메달은 2년마다 선박 연구 분야에서 세계적 수준의 기여도를 인정받은 학자 한 명에게만 수여한다. 이 메달은 선박 연구의 모든 분야를 대상으로 할 뿐만 아니라, 미국 조선학회의 비회원도 수상 후보가 될 수 있다. 따라서 수상자는 전 세계의 선박 공학자 중 가장 돋보이는 업적을 남긴 학자들 중에서 선정한다. 김용환 교수가 수상자로 선정된 올해 데이빗슨 메달 시상식은 지난 15일 미국 버지니아주 노퍽에서 열렸다. 특히 김 교수가 한국인 최초의 데이빗슨 메달 수상자이자 비서구권 국가가 배출한 첫 데이빗슨 메달 수상자라는 점에서 이번 선정은 학계의 관심을 모으고 있다. 지난 70여 년 동안 수상자들은 모두 미국과 유럽 국가 출신의 공학자들이었으며, 일부 아시아계 미국 학자들이 수상한적은 있지만 이들도 모두 미국에서 연구 활동을 펼쳤기 때문이다. 따라서 이례적인 올해 수상 결과는 김 교수의 탁월한 학문적 업적과 기여도를 입증한다는 분석이다. 서울대 공대는 국내 조선업체들이 세계 최상위를 점하고 있는 산업계와는 달리 학계에서는 한국이 그에 걸맞은 위상을 확보하지 못하고 있다는 것이 그간의 일반적 평가라며, 이러한 가운데 김 교수의 이번 수상은 한국 조선공학 학계의 위상을 한 단계 더 도약시켰다는 점에서 더욱 뜻깊은 쾌거라고 밝혔다. 김 교수는 서울대 조선공학과를 거쳐 매사추세츠 공대(MIT)에서 박사학위를 수여받았으며, 2004년부터 서울대에서 선박해양 유체역학 분야의 세계적 연구들을 선도해오며 국제적 명성을 쌓아왔다. 지난해에는 독일의 바인브룸(Weinblum) 재단의 2023~2024년 추모 연사로 지명받은 바 있다. 바인브룸 연사로서의 선정은 선박유체역학 분야에서 세계 최고 학자의 반열에 올랐음을 인정받는 것이며, 이 분야 연구자들에게는 최고의 영예로 알려져 있다. 올해 데이빗슨 메달 수상이 잇따르며 김 교수의 탁월한 연구 업적이 재확인했다는 평가다. 또한 김 교수는 영국 왕립공학학술원과 사우스햄턴대학의 객원석학, 오사카대학 특임교수, MIT 객원교수 등을 역임한 바 있다. 현재 여러 국제 학회에서 공동의장 및 부의장으로 재임하고 있으며, 국제저널들의 중요 역할을 맡고 있다. 지난달에는 영국의 로이드선급재단(Lloyd’s Register Foundation)이 김용환 교수의 연구팀에 미래 선박의 안전 기술 연구를 위한 약 70억 원의 발전기금을 지원하기로 발표한 바 있다.

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  2024-10-16

• 서울대 이재상 교수팀과 삼성전자 SAIT, OLED 성능 저하 핵심 매커니즘 규명

  서울대학교 공과대학은 전기정보공학부 이재상 교수 연구팀이 삼성전자 SAIT(Samsung Advanced Institute of Technology)와의 공동 연구를 통해 유기 발광다이오드(OLED, Organic Light-Emitting Diode) 성능을 저하시키는 핵심 메커니즘을 규명했다고 밝혔다. 해당 연구 결과는 10월 10일 세계적 권위의 물리 학술지 ‘피지컬 리뷰 X(Physical Review X)’에 게재됐다. 피지컬 리뷰 X는 미국 물리학회(American Physical Society)의 대표적인 오픈 액세스 저널로서, 물리학 전 분야에 걸쳐 한 해 200편 내외의 핵심 성과만을 출간하고(다학제 물리 분야 논문 인용지수(JCI) 상위 2.2%), 이 과정에서 매우 엄격한 심사과정을 거치는 것으로 알려져 있다. 특히 한국의 연구기관이 해당 저널에 공학 분야의 논문을 게재한 것은 매우 이례적인 성과라는 평이다. OLED는 현재 스마트폰, 태블릿, 워치, TV 등 주요 IT 기기의 디스플레이에 활용되고 있으며, 가까운 미래에 가상현실, 차량용, 자유형상 및 신축성 디스플레이 등 사용처가 더욱 확장될 것으로 기대되는 주요 국가 전략기술이다. 그러나 이와 같은 OLED의 산업적 성장을 저해하는 치명적인 기술 장벽이 존재하는데, 바로 소자의 제한적인 발광 효율과 구동 수명, 그리고 이에 따른 번인 현상(Burn-in)이다. 이를 극복하기 위해 서울대-삼성전자 SAIT 연구팀은 OLED 성능을 치명적으로 감소시키는 핵심인자, ‘계면 엑시톤-폴라론 소거(exiton polaron quenching)’ 현상의 존재 가능성을 이론적으로 제시하고 실험적으로 검증하는 데 성공했다. OLED는 다층의 유기반도체 박막으로 이루어진 발광다이오드 소자로, 발광층 내부에 주입된 양·음전하가 엑시톤(양-음전하쌍)을 형성하고, 엑시톤이 방사결합함으로써 빛이 방출되도록 설계돼 있다. 한편 발광층과 인접한 전하수송층 사이에는 미세한 에너지 장벽이 존재하는데, 이는 발광층 내부로 전하 주입을 방해하고 전하를 계면에 축적시키는 요인으로 작용한다. 공동연구팀은 계면에 축적된 전하에 의해 발광층 내부의 엑시톤이 소거되는 기제를 이론적으로 제시하고, 이를 ‘계면 엑시톤-폴라론 소거’ 현상으로 명명했다. 이어서 연구팀은 해당 현상을 독립적으로 관측할 수 있는 실험을 고안해 해당 현상의 3대 결정인자(계면 장벽, 엑시톤-폴라론 거리, 엑시톤 소멸시간)를 밝혀냈다. 특히 주목할 발견은 ‘계면 엑시톤-폴라론 소거’가 OLED 방출광의 색이나 인광, 형광, 지연형광 등 발광방식에 상관없이 보편적으로 일어나는 현상이며, 소자효율 저하의 결정적 요인으로 작용한다는 점이다. 공동 연구팀은 해당 현상의 제어를 통해 적·녹·청 인광 OLED 효율이 최소 50% 이상, 청색 소자의 수명이 70% 이상 증대된 결과를 달성했다. 공동 연구팀의 이번 발견은 ‘엑시톤-폴라론 소거’가 발광층 내부에 국한된 현상이라는 OLED 산·학계의 통념을 뒤집은 중요한 성과로 평가된다. 이번 연구를 통해 해당 현상이 발광층과 전하수송층 사이의 ‘이종계면’에 걸쳐 발생할 수 있으며, 그 효과에 의해 OLED 성능이 치명적으로 감소된다는 사실을 세계 최초로 검증했기 때문이다. 이재상 교수는 “계면 엑시톤-폴라론 소거는 상대적으로 효율이 낮고 수명이 짧은 청색 OLED 상용화를 위해 반드시 극복해야 하는 현상이다. 따라서, 본 연구는 향후 청색 OLED 연구·개발 방향에 기여하는 바가 있을 것으로 예상된다”고 밝혔다. 한편 본 논문의 1저자인 양광모 박사과정 연구원은 이재상 교수의 지도 하에 청색 OLED 수명을 획기적으로 향상시키는 후속연구를 수행하고 있다. 본 연구는 삼성전자 SAIT, 한국연구재단, 한국산업기술기획평가원, 4단계 BK21 사업의 지원으로 수행됐다.

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  2024-10-11

• 서울대 여재익 교수팀 미국 공군연구소 지정연구실로 선정

  서울대학교 공과대학은 항공우주공학과 여재익 교수 연구팀이 미국 공군연구소(Air Force Research Lab, AFRL)의 지정연구실로 선정됐다고 밝혔다. 한국연소학회 회장을 맡고 있는 여재익 교수는 미공군연구소와 협력해 초고용량 리튬이온 배터리의 열폭주 제어에 관한 연구를 진행하게 된다. 미공군연구소 지정연구실은 다년간 연구비를 지급받게 되며, 특히 연구능력 검증 시 실적보고 및 중간평가 등의 절차가 대폭 간소화되는 효율적인 평가지원 체제 하에서 연구자가 원천기술 연구에 집중할 수 있는 환경을 누리게 된다. 최근 배터리로 인한 전기차 화재 및 폭발 사고가 잇따르면서, 연소공학의 한 분야인 열폭주(thermal runway) 현상이 문제의 핵심 원인으로 주목받고 있다. 열폭주는 배터리 내부의 인화성 구성물질이 화학 반응을 일으켜 온도가 급격히 상승하면서 폭발 단계까지 이르는 현상이다. 관련 연구에 매진해 온 여재익 교수는 차세대 2차 전지의 핵심 기술로 주목받는 전고체 배터리 역시 일반 리튬이온 배터리와 마찬가지로 열폭주 현상으로부터 자유롭지 않다는 연구 결과를 작년 12월 연소공학 분야 최고 저널인 Combustion and Flame에 발표한 바 있다. 이번에 미공군연구소 지정연구실로 선정된 여재익 교수 연구팀은 실험과 모델링 접근 방식을 활용해 다양한 리튬이온 배터리에서 발생하는 열폭주의 원리를 명확하게 규명하고, 열폭주 방지 기술을 개발하는 데 연구의 중점을 둘 예정이다. 해당 연구는 에너지 저장 시스템(ESS), 전기 추진 항공기 등 여러 전기 모빌리티 분야에서 배터리 안정성의 대폭적 향상에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 아울러 연구진이 개발한 기술은 향후 에너지 산업 전반에 걸쳐 필수적인 기술로 자리 잡을 가능성이 크다. 여재익 교수는 “이번 선정은 전기 주도 연소 시스템의 원천적인 반응 메커니즘을 규명하고, 나아가 의도적으로 열폭주를 가능케 하는 차세대 무기체계 및 위성 추진 시스템에서의 적용 가능성도 확인하는 기초 연구의 든든한 토대를 구축했다는 점에서 그 의미가 크다”고 전하며 “앞으로 이 연구 결과는 자동차 전동화 분야는 물론이고 2차 전지가 활용되는 모든 산업 영역에서 응용될 것으로 예상된다”고 밝혔다. 그간 2차 전지 관련 국내 기업 및 연구재단의 기초연구 지원을 받아 배터리 열폭주 연구를 진행해 온 여재익 교수는 연소공학 분야에서 SCI급 학술지 교신저자 논문 180여 편의 연구 실적을 보유하고 있다. 미공군연구소 지정연구실 선정을 통해 여재익 교수가 수행한 연구의 독창성과 기술 확장성이 인정받았다는 평가다. 해당 연구에서 개발될 기술은 미래 모빌리티의 전 분야에서 안전성 제고 및 성능 극대화에 중추적인 기술로 자리매김할 전망이다.

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  2024-10-08