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교육/과학

경북대 신소재공학부 학부생, 국제학술지 표지논문 게재
경북대 신소재공학부 4학년 남채영·현동열씨가 공동 제1저자로 참여한 연구논문이 신소재과학 분야 저명 국제학술지인 '어드밴스드 일렉트로닉 머티리얼즈(Advanced Electronic Materials(Impact Factor: 6.593, JCR 기준 15.909%)' 1월호 표지논문으로 게재됐다. 이들은 기존의 세라믹 소재 대신에 폴리머 소재를 이용해 미세한 외부 자기장으로부터 전기에너지를 생성하는 MME(Magneto-Mechano-Electric) 에너지 하베스터를 개발했다. 실생활에서 흔히 볼 수 있는 전자기기, 송전선과 같은 기반시설 등에는 항상 미세한 자기장이 발생한다. MME 에너지 하베스터는 자기장 변화에 의해 발생되는 진동이 압전 재료에 전달되어 압전효과가 발생하는 원리를 이용해 전기에너지를 발생한다. 압전 재료로 주로 사용되는 세라믹 소재는 높은 압전 성능을 가지지만 외부 충격에 의해 쉽게 파손되며, 복잡한 공정이 요구된다.신소재공학부 학생팀은 세라믹 소재에 비해 압전 성능은 비교적 낮지만 공정이 단순하고 유연한 특성을 가지는 폴리머 소재를 활용해 MME 에너지 하베스터를 개발했다. 이들이 개발한 소자는 구조의 최적화로 압전 성능을 극대화해 기존 세라믹 소재와 비슷한 수준의 효율을 나타내면서 기계적 안정성이 높은 것으로 나타났다.지도교수인 신소재공학부 박귀일 교수는 "이번 연구 결과는 압전 폴리머를 도입해 기존 MME 에너지 하베스터와 비슷한 수준의 고성능·저비용 소자를 개발했다는데 의의가 있다. 일상 속에 흔히 존재하는 자기장으로부터 전력을 구하는 것이 요구되는 센서, 사물인터넷 및 웨어러블 디바이스 등 다양한 분야에서 활용이 기대된다"라고 밝혔다.박종문기자 kpjm@yeongnam.com경북대 신소재공학부 4학년 남채영씨.경북대 신소재공학부 4학년 현동열씨.
2021.01.20
김선칠 대구 계명대 교수, 항공우주 방사선 박막 차폐필름 생산 위한 차폐물질 분산 공정기술 개발
김선칠 대구 계명대 교수(49·의용공학과)의 논문 '미러링 공기가압 방식의 박막 방사선차폐 필름 물질 분산기술 개발(Development of air pressure mirroring particle dispersion method for producing high-density tungsten medical radiation shielding film)' 이 세계적 과학저널 네이처 자매지인 'Scientific Reports' 에 2021년 1월호에 실렸다. 김선칠 교수의 연구는 기존의 방사선 차폐필름의 차폐성능 재현성을 높이는 공정기술을 개발하여, 항공기로 수송되는 정밀기기 우주 방사선 차폐를 위한 포장재 개발을 위한 박막 필름의 대량생산의 길이 열렸다. 이 기술은 친환경 차폐물질을 고르게, 일정하게 분산하기 위한 방법으로 미러링 공기 가압 방식을 개발 적용하여 입자의 크기에 따른 분산 밀도를 제어할 수 있어 원하는 차폐성능을 미리 예측할 수 있고 0.01㎜이하의 박막 차폐기능지도 생산 가능하게 하였다.기존의 방사선 박막 차폐체인 텅스텐 기능지 제작기술은 일본에서 주로 생산하고 있으나, 연구실 시제품 수준을 넘어 국내에서도 대량생산의 길이 열렸으며, 다양한 필름 형태의 차폐제품의 생산이 가능하다. 특히 유연성을 갖춘 페이퍼 형태의 제작이 가능하여 우주 항공 방사선 차폐를 위한 기능지로 에너지대별 차폐가 가능하게 되었다. 무엇보다 이 공정기술은 친환경 소재의 차폐물질을 사용하게 되어 중금속 방사선 차폐물질인 납의 의존도를 낮출 수 있다. 현재 김교수는 한국섬유개발원과 같이 방사선 차폐섬유도 개발하고 있으며, 국내 기업둘과 같이 방사선 차폐시트 해외 수출을 위한 연구지원도 진행하고 있다. 차폐섬유는 항공 승무원의 작업복 제작이 가능한 수준의 유연성을 갖춘 차폐 원사를 제작하여 직접 제직하여 원단으로 공급가능하며, 차폐시트는 원전 작업복으로도 생산하고 있어, 섬유·시트·필름 형태의 모든 차폐체 개발이 가능하다고 한다. 특히, 이번 연구로 통해 제작이 가능한 박막 텅스텐 기능지는 재활용이 가능한 포장지 형태로 개발하여 반도체 등의 정밀기기 항공운송을 안전하게 제공할 것으로 기대하고 있다. 향후 생산을 통해 다양한 차폐체의 상품화에도 기여할 것으로 예상된다. 김선칠 교수는 방사선차폐분야의 전문가로 최근 차폐체 관련 다수의 국제학술 논문과 7개의 특허 출원을 진행하고 있으며, 인체 방어복의 경량화에 대한 연구도 진행하고 있다.박종문기자 kpjm@yeongnam.com김선칠 계명대 의용공학과 교수
2021.01.18
매오징어 떼죽음이 혹시 지진 징조(?)…온라인서 시끌
강원 고성군 해안에서 발생한 매오징어 떼죽음에 대해 누리꾼들의 다양한 반응이 눈길을 끌고 있다. 15일 현재 해당 내용을 보도한 기사에는 수십∼수백 건의 누리꾼 댓글이 달리고 있다. 누리꾼들은 "큰 물고기에 쫓기다가 해변으로 나온 것이다", "20년 전 해변에 밀려온 작은 오징어를 주워다가 라면과 같이 끓여 먹었다. 전혀 신기하지 않다"는 의견에서부터 "일본 후쿠시마 방사능 유출 때문일 수 있으니 철저히 조사해야 한다", "해저 활동으로 쓰나미 오는 것 아니냐", "지구의 경고다", "공포스럽다", "방사능 걱정되는데 먹을 수 있나" 등 다양한 반응이 나오고 있다. 이 가운데서 가장 많은 것은 "지진 징조가 아니냐"는 것이다. 한 누리꾼은 "지진을 의심해봐라. 모든 것을 의심하고 대비하라. 준비해서 나쁠 것 없다"고 언급했으며, 또 다른 누리꾼은 "지진 나는 것 아니냐, 무섭다"며 불안해했다. 이처럼 매오징어의 떼죽음 놓고 지진 징조가 아니냐며 불안해하는 것은 피난을 연상케 하는 개미, 뱀, 코끼리 등 생물들의 대규모 이동 등 이상 현상이 지진과 관련돼있다는 속설에서 비롯된 것으로 보인다. 자주 볼 수 없는 심해어인 산갈치와 투라치 출현까지 지진과 연관시키다 보니 깊은 수심에서 사는 매오징어의 출현과 떼죽음도 같은 현상으로 취급되고 있다. 이에 관해 전문가들은 "과학적으로 근거가 없는 이야기"라고 일축한다. 객관적인 사실로 밝혀지려면 반복적으로 일어나야 하는데 뚜렷한 연계성이 없기 때문이다. 실제로 일본에서는 심해어와 대지진의 상관관계를 검증하기 위한 연구를 했으나 과학적 근거가 희박하다는 결과가 나왔다. 오리하라 요시아키(織原義明) 일본 도카이(東海)대학 특임교수가 이끄는 연구팀은 '지진어'로 불리기도 하는 심해 연어의 일종인 '사케가시라'를 연구 대상으로 삼았다. 연구팀은 1928년부터 2011년까지 심해어가 해변으로 밀려 올라왔거나 포획된 사례와 관련한 신문 기사와 수족관 기록 등을 분석했다. 일본을 5개 지역으로 나눠 심해어가 발견된 지 30일 이내에 규모 6 이상의 지진 발생 여부를 조사했다. 분석 결과 심해어가 발견된 363건의 사례 중에 발견 후 지진이 발생한 경우는 약 4％인 13건에 불과했다. 누리꾼들이 불안해하는 매오징어 떼죽음도 마찬가지다. 2013년 12월 속초와 고성에서 이번과 같은 일이 있었으나 지진은 발생하지 않았다. 전문가들은 매오징어의 떼죽음은 바닷물이 뒤집히는 용승현상에 의한 것으로 분석하고 있다. 용승현상은 깊은 곳의 바닷물이 표층으로 올라오는 것으로 바람에 의해 해안의 해수가 외해 쪽으로 밀려갈 때 생긴 빈자리를 메우기 위해 저층수가 표층으로 올라오면서 발생한다. 이때 수심 200∼600ｍ에 사는 매오징어가 함께 올라온 뒤 파도에 해안으로 밀려 나와 폐사한 것으로 보고 있다. 국립수산과학원 관계자는 "깊은 수심에서 사는 매오징어가 용승현상에 의해 표층수 쪽으로 올라와 해안가로 밀려온 것으로 보인다"고 설명했다. 연합뉴스
2021.01.15
허윤석 대구 계명대 의용공학과 교수, 비만 바이오마커 검출 면역센서 개발
계명대 의과대학 의용공학과 허윤석 교수팀은 혈액 내에 존재하는 비만과 관련된 바이오마커(biomarker)인 렙틴(Leptin) 검출 면역 바이오센서 (Immuno Biosensor)를 성공적으로 개발하였다. 이 연구결과는 바이오센서 (Biosensor) 분야 저명한 국제전문학술지인 'Biosensors' (I.F.: 3.24) 2021년 1월 호에 게재됐다. 우리 몸에서 분비되는 렙틴은 신진대사와 식욕의 항상성을 유지하는 호르몬으로, 최근 연구결과를 보면 렙틴은 비만 및 비만매개질환(고혈압·당뇨·심혈관질환 등)의 발생과 진행에 밀접하게 관여한다고 알려져 있다.허 교수팀은 혈중 렙틴 농도와 비만과의 상관관계 검증을 위해 우선 고지방 식이로 유도된 비만쥐(Diet-induced obesity, DIO mouse) 모델을 구축하고, 이를 정상 쥐 모델과 비교하는 실험을 진행했다. 다음으로 두 그룹의 실험동물 혈액에서 렙틴 농도를 측정하기 스크린 인쇄 전극(Screen printed electode, SPE)의 금 전극(gold electrode)에 렙틴을 측정할 수 있는 면역센서(immunosensor)기반 측정 플랫폼을 개발하여, 렙틴 농도별 검량곡선을 확보하고 실험동물의 혈액에서의 렙틴 농도를 ng/mL 단위로 성공적으로 측정했다.또 측정 데이터 분석을 통해 비만 쥐와 정상 쥐에서 렙틴 농도의 유의미한 차이를 확인하여 개발된 바이오센서가 비만과 정상 상태의 혈중 렙틴을 정확히 측정할 수 있음을 보여 주었다. 현재 허교수팀은 이러한 연구결과를 바탕으로 비만과 비만매개질환의 진행상황을 손쉽게 확인할 수 있는 POCT(point-of-care test; 현장검사) 장비를 개발할 수 있는 원천기술 확보를 위해 연구를 진행 중에 있다. 이번 연구는 허윤석 교수 (계명대 의용공학과)가 교신 저자로 논문을 게재하였으며 과학기술정보통신부 기초의과학분야 (MRC) 선도연구센터 (비만매개질환연구센터), 한국연구재단 중견 및 기본연구, 보건복지부 연구중심병원 R&D 육성사업(연세대 세브란스병원과 공동연구) 과제 지원을 받아 수행했다. 박종문기자 kpjm@yeongnam.com허윤석 계명대 의용공학과 교수
2021.01.14
대구 DGIST, 반도체 공정 소자클린룸 확대·개방
　대구 DGIST(총장 국양) 중앙기기센터가 CMOS(상보형 금속산화반도체) 제작이 가능한 반도체 공정 소자클린룸을 확대·개방한다. 특히 관련 시설을 갖추지 못한 학교·연구소 등에 관련 시설을 제공할 예정으로, 향후 CMOS 기반의 차세대 반도체용 연구소자 기술개발 등 다양한 연구·개발에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 　DGIST 중앙기기센터는 지능형반도체 연구역량 제고 및 반도체 제조 공정 활용 가치창출을 목표로 0.5㎛급 CMOS 표준공정 라인을 추가적으로 구축했다. 이를 통해 단위공정 수준이 아닌 일괄된 소자제작이 가능해져, CMOS 레벨에서 구동해야 하는 연구용 소자 테스트, CMOS 기반 반도체 신소자 및 소재개발 플렛폼 제공, CMOS 단위 웨이퍼 제공, CMOS 기반 교육서비스 지원 등 반도체 관련 연구 및 교육에 널리 활용될 예정이다. 　이미 DGIST 중앙기기센터는 반도체공정 및 나노분석 지원이 가능한 수준급의 연구 플랫폼을 구축하고, 소재·소자 검증, 분석, 실증이 가능한 일괄 서비스를 제공해왔다. 특히, 6인치 기반 반도체 공정 소자클린룸을 보유 중으로, 실리콘계 반도체 공정, MEMS 및 마이크로 가공, 통신소자, 센서 및 계측시뮬레이션 등의 공정장비 및 나노·바이오분석 장비 등 총 170여 종을 구축·운영 중이다. 　DGIST 중앙기기센터 이봉호 센터장은 "세계 파운드리(Foundry, 반도체 수탁생산) 시장 증가와 국내 산·학·연의 연구개발 필요성이 증대됨에 따라 이번 CMOS 표준공정 라인 확대구축을 진행하게 됐다"며 "향후 지역기업을 포함한 여러 연구진들의 차세대 반도체분야 연구에 많은 보탬이 될 수 있을 것"이라 말했다. 　한편, CMOS 표준공정 라인 구축은 중앙기기센터 구성원 및 반도체 분야 교수 및 연구원들이 공동으로 참여했으며, 경북대학교 반도체융합기술연구원의 마스크 디자인 공유를 통해 수행됐다. 　?상보형 금속산화반도체(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)= 반도체 칩의 일종. 일반적인 금속산화 반도체(MOS반도체)에 접합해 상보회로를 구성해 구현된 집적도가 높고 소비전력이 적은 반도체로 손목시계 또는 휴대용 전자계산기 등과 같은 소형제품에서 널리 사용한다. 　박종문기자 kpjm@yeongnam.com관련사진3.CMOS 소자 웨이퍼를 개발중인 DGIST 연구진들 CMOS 소자 웨이퍼를 개발중인 DGIST 연구진들.
2021.01.12
'살아있는 화석' 악어가 2억년 전과 다르지 않은 이유는...
'살아있는 화석'으로도 불리는 악어는 약 2억 년 전 공룡시대나 지금이나 큰 차이가 없다. 긴 주둥이에 강력한 꼬리, 갑옷처럼 온몸을 덮은 비늘판, 다리를 옆으로 휘젓듯이 걷는 걸음걸이 등 현대 악어에서 나타나는 모습은 쥐라기 초 화석에서 드러난 것과 놀랍도록 유사하다고 한다. 악어가 등장하고 수백만년 뒤에 첫 화석이 나온 조류는 참새부터 타조까지 약 1만 종(種)으로 갈라진 것과 달리 악어는 25종 밖에 없다. 이마저도 두개골 형태만 약간 다를 뿐 유사한 형태를 유지하고 있다. 영국 브리스톨대학 연구진은 진화가 짧은 시간 급격히 이뤄진 뒤 안정된 상태를 유지한다는 이른바 '단속평형설'(punctuated equilibrium)로 악어의 적은 진화를 설명하는 연구 결과를 과학 저널 '커뮤니케이션스 바이올로지'(Communications Biology)에 내놓았다. 이 대학 지리학과 맥스 스톡데일 박사가 이끄는 연구팀은 악어의 진화가 전체적으로 느리지만 환경 변화에 맞춰 빠르게 진화할 때도 있으며, 특히 기온이 오를 때 진화에 속도가 붙으며 몸집이 커진 것으로 분석했다. 연구팀은 기계학습 알고리즘을 이용해 악어의 종별 진화율을 측정했다. 진화율은 일정 기간에 일어난 변화의 총량으로, 연구팀은 악어의 화석에서 신체 크기를 측정하고 나이까지 감안해 비교하는 방식으로 이를 산출했다. 신체 크기는 개체의 성장 속도와 필요한 먹이량, 무리의 규모, 멸종 원인 등과도 연관돼 있어 진화 과정을 밝히는데 중요한 단서가 돼왔다. 연구팀은 이런 분석을 토대로 악어가 2억년에 걸쳐 크게 달라지지 않고 종이 제한적으로만 분화한 것은 생존을 위해 변화할 필요가 없을 만큼 아주 효율적이고 만능적인 체제(body plan)에 도달했기 때문으로 보인다고 분석했다. 연구팀은 백악기 말 소행성 충돌로 공룡이 멸종할 때 악어가 살아남을 수 있었던 이런 만능적 신체가 도움이 된 것으로 설명할 수 있다고 했다. 연구팀은 악어가 스스로 체온 조절을 못 하고 주변에서 열을 얻어 보온을 하기 때문에 일반적으로 따뜻한 환경에서 더 잘 산다면서, 이는 어려운 시기에 물질 대사를 하는 포유류나 새 등 온혈동물만큼 먹지 않고도 더 오래 버틸 수 있다는 의미이기도 하다고 지적했다. 현재보다 기온이 더 높았던 공룡 시대에 지금보다 더 다양한 악어 종이 출현한 것도 이런 연유에서 비롯된 것으로 설명할 수 있다고 연구팀은 밝혔다. 고대 악어 중에는 공룡처럼 덩치가 크거나 풀을 먹는 악어, 바다에서 사는 악어, 멧돼지처럼 뭉툭한 코로 땅을 파는 악어, 두 발로 빨리 달릴 수 있는 악어 등 지금보다 훨씬 더 다양한 종의 악어가 있던 것으로 화석 기록에 나타나 있다. 스톡데일 박사는 "지구와 이곳에서 사는 동물 간에 존재하는 관계가 얼마나 복잡한지를 보는 것은 대단히 흥미롭다"면서 "악어는 공룡시대 이후 엄청난 환경 변화에 충분히 적용할 수 있을만큼 다재다능한 생활방식에 도달해 있었다"고 했다. 연합뉴스
2021.01.08
경북대 의과대학 석경호, 김종헌 교수 연구팀, 뇌염증 단백질 C8-감마의 역할 규명
석경호·김종헌 경북대 의과대학 교수 연구팀이 치매 병리현상 중 하나인 뇌염증에서 농도가 증가하는 생체단백질 C8-감마의 염증완화 기능을 규명했다고 6일 한국연구재단(이사장 노정혜)이 밝혔다. 치매의 주요 병리현상인 뇌염증은 뇌에 발생한 감염에 대응하거나 이물질을 제거하기 위한 세포반응으로, 주로 교세포(성상교세포와 미세아교세포)의 활성에 의해 일어난다. 경미한 뇌염증은 회복되지만, 과도한 뇌염증은 비가역적인 뇌 손상을 일으켜 치매의 원인으로 작용하기도 한다. 연구팀은 뇌염증이 동반되는 치매 동물모델 이나 치매환자의 뇌에C8-감마 단백질 농도가 정상군보다 높게 나타나는 것을 관찰했다. 뇌척수액과 혈액에서도 정상군보다 이 단백질의 농도가 증가해 있었다. 이에 연구팀은 뇌염증 및 알츠하이머병 동물모델을 이용해 급성 뇌염증이 성상교세포를 자극해 C8-감마 발현을 유도한다는 것을 밝히고 이를 실제 알츠하이머 환자의 뇌조직에서 검증하였다. 나아가 C8-감마가 S1P와 S1PR2(스핑고신-1-포스페이트 수용체2) 간의 상호결합을 경쟁적으로 저해함으로써 과도한 미세아교세포의 활성을 억제하는 기전을 밝혀냈다. 치매환자에서 C8-감마 단백의 농도 증가는 진단을 위한 실마리가, 미세아교세포 활성 저해를 통한 염증완화라는 C8-감마의 역할은 치료제 개발 연구의 실마리가 될 수 있을 것으로 기대된다. C8-감마는 다른 조직에서는 C8-복합체 형태로 분비되지만 연구팀이 발견한 독립형 C8-감마는 뇌에서만 특이적으로 발현하여 진단 활용 가능성이 더욱 높고, 또한 생체단백질을 이용한다는 점에서 보다 안전한 치료법 개발의 실마리가 될 것이라는 설명이다. 과학기술정부통신부·한국연구재단이 추진하는 뇌과학원천기술개발사업, 기초연구사업(MRC) 등의 지원으로 한국과학기술연구원(류훈, 황은미 박사) 및 한국 뇌연구원(허향숙, 최영식 박사)과 공동으로 수행된 이번 연구성과는 뇌과학 분야 국제학술지 브레인(Brain)에 2020년 12월 31일자로 온라인 게재(표지논문) 되었다. ? C8-감마= 염증반응에 보조역할을 하는 성분 중의 하나인 C8-복합체의 구성 단백체.? 교세포= 주로 신경세포 생존 및 활성 지지 기능을 가진 성상교세포와 뇌 속 청소를 담당하는 미세아교세포로 구성된다. 병리학적 뇌 환경에서는 뇌염증 기능을 수행한다.? S1P(스핑고신-1-포스페이트)= 염증활성 촉진, 세포이동 등 다양한 세포 활성을 유도하는 것으로 알려진 단백질. SIPR2와 S1P의 결합은 미세아교세포의 염증 활성을 촉진함. 박종문기자 kpjm@yeongnam.com석경호 경북대 의과대학 약리학교실 교수김종헌 경북대 뇌과학연구소 교수
2021.01.06
DGIST, 서울대 공동연구팀, 퇴행성 뇌질환 초기 치료 가능성 열어줄 병리 모델 제시
이성배 대구 DGIST 교수(뇌·인지과학전공) 연구팀이 루게릭병과 전두측두엽성 치매 등 다양한 퇴행성 뇌질환의 발병에 기여하는 TDP-43 단백질의 신경 세포 내 이동을 제어하는 핵심 조절기전을 새롭게 규명했다. 서울대 생명과학부 황대희 교수 연구팀과 공동으로 진행한 이번 연구는 루게릭병과 전두측두엽성 치매의 초기 단계에 효과적인 치료제 개발을 위한 가능성을 열어 줄 것으로 기대된다.'루게릭병'이라 불리는 근위축성 측삭경화증은 아직도 정확한 병리기전 규명과 치료제 개발이 진행되지 못했다. 운동신경 세포의 특이적인 손상과 더불어 루게릭병의 대표적인 병리적 특징으로 알려진 것은 운동 신경 세포의 핵에 주로 존재하는 TDP-43 단백질이 상황에 따라 비정상적으로 세포질로 이동해 축적되는 현상인데, 이는 루게릭병 외에도 전두측두엽성 치매, 알츠하이머성 치매, 헌팅턴병, 파킨슨병처럼 다양한 퇴행성 뇌질환 환자에게서도 발견된다.이에 DGIST 뇌·인지과학전공 이성배 교수, 서울대 생명과학부 황대희 교수 공동연구팀은 신경세포에서 TDP-43 단백질이 핵과 세포질 사이에서 이동하는 것을 조절하는 생리적 프로그램에 대한 연구를 진행했다. 그 결과, 세포내 칼슘-칼페인-임포틴으로 연계되어 있는 신호 전달계가 관여해, 정상 상황에서 세포환경이 변화하면 TDP-43 단백질의 세포내 위치가 세포질과 핵 사이에서 변화하는 것을 밝혀냈다. 특히 이번 연구를 통해 질병 진행상황에 따라 세포내 '칼슘-칼페인-임포틴 신호 전달계'를 적절히 조절하면 루게릭병 동물 모델의 운동성을 상당히 회복시킬 수 있단 사실도 확인할 수 있었다. 따라서 공동연구팀은 TDP-43 단백질이 신경 세포의 세포질 내에서 비정상적으로 응집해 독성화되기 전인 질병의 초기단계에 선제적으로 TDP-43 단백질의 이동을 제어해 퇴행성 뇌질환의 병증 억제가 가능할 수 있다는 새로운 치료전략을 제시했다. DGIST 뇌·인지과학전공 이성배 교수는 "이번 연구는 대표적인 퇴행성 뇌질환 유발 단백질인 TDP-43의 세포내 이동을 제어하는 세포의 내재적 프로그램을 규명한 것"이라며, "향후 루게릭병 등 TDP-43 단백질이 관여하는 여러 퇴행성 뇌질환들에 대해 새로운 전략에 기반한 치료제 개발이 가능할 것으로 기대된다"고 밝혔다.한편, 이번 연구는 서울대 황대희 교수 연구팀과 공동으로 수행하였으며, DGIST 뇌·인지과학전공 박정향 학생·정창근 박사가 공동 제1저자로 참여했다. 연구결과는 생명과학 분야 학술지 'eLife' 온라인 판에 지난해 12월 11일 게재됐으며, 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 기초연구실(BRL) 지원사업의 성과이다. 박종문기자 kpjm@yeongnam.com왼쪽부터DGIST 뇌·인지과학전공 이성배 교수, 박정향 석박사통합과정생(중간), 뇌·인지과학연구소 정창근 박사, 서울대 생명과학부 황대희 교수.대구 DGIST 뇌인지과학전공 이성배 교수 연구팀이 연구를 통해 새롭게 수정된 루게릭병 병리 모델.
2021.01.06
7∼9일 '북극한파' 온다…음의 북극진동 영항으로 찬 공기 남하
7일부터 사흘간 매서운 한파가 절정에 이른다. 기상청은 5일 '추위 발생원인 및 전망'을 주제로 한 온라인 미니브리핑을 열어 7∼9일 중부 지방을 중심으로 기온이 영하 20도까지 떨어지겠다고 밝혔다. 이번 추위는 북극진동(북극에 존재하는 찬 공기의 소용돌이가 수십일, 수십년을 주기로 강약을 되풀이하는 현상) 지수가 지난달부터 음으로 전환된 데 따른 것이다. 음의 북극진동은 북반도 중위도 지역으로 찬 공기를 내려보내는 현상을 낳는다. 기상청은 최근 동아시아∼베링해 부근의 기압계 이동이 매우 느려진 가운데 시베리아 부근의 차가운 공기가 동쪽으로 이동하지 못하고 우리나라 부근으로 빠르게 남하하면서 강력한 추위가 찾아온다고 설명했다. 8일 예상 최저기온은 서울·수원 영하 17도, 춘천 영하 23도, 세종 영하 18도, 전주 영하 14도, 부산 영하 12도, 제주 영하 1도이다. 서울의 경우 2000년 이후 하루 최저기온이 가장 낮았던 때는 2001년 1월 15일 영하 18.6도이다. 2016년 1월 24일 영하 18도, 2018년 1월 26일과 2011년 1월 16일 영하 17.8도 등도 기록적인 강추위로 꼽힌다. 이번 추위를 '이상저온'으로 볼 수 있는지에 대해서는 기상청 관계자는 "이상저온이라고 하려면 한 달가량 저온현상이 계속돼야 한다"며 "사흘 정도 이어지는 추위를 가지고는 아직은 이상저온 여부를 말하기는 이르다"고 설명했다.6일 밤부터 다음 날 아침 사이 수도권, 충청도, 전라도, 강원도, 경상 일부 내륙에는 눈이 온다. 눈은 밤과 새벽 사이 집중적으로 내리기 때문에 아침 빙판길이 생길 수 있으니 주의해야 한다. 서해안은 6∼10일 많은 눈이 내리고, 특히 전라 서부와 제주도 산지는 최대 30㎝, 제주도 산지는 50㎝ 이상의 눈이 올 수 있다. 추위는 7∼9일 최대 고비를 넘긴 후에도 당분간 지속하다가 13일께부터 평년 수준을 회복할 전망이다. 기상청 이현수 기후예측과장은 "7∼9일을 정점으로 점진적으로 기온이 오르나 12일까지는 평년보다 낮고 13일 이후부터 평년 수준인 서울 기준 아침 최저기온 영하 6도, 낮 최고기온 1∼2도를 회복하겠다"고 전망했다. 다만 "음의 북극진동이 바로 없어지는 게 아니라서 약화하는 시점을 봐야 하고 눈이 내려 지표면이 덮이면 추위가 길게 이어질 수 있다"고 덧붙였다. 1월 하순에는 우랄산맥 지역의 기압능(저기압을 나타내는 선에 둘러싸여 골짜기를 이루는 고기압 구역)이 다소 완화하면서 기온이 평년과 비슷할 것으로 예상되나 기온 변화가 커지며 삼한사온과 비슷한 날씨가 나타날 전망이다. 연합뉴스
2021.01.05
"숫자, 배우지 않아도 안다" 인공지능과는 다른 동물의 뇌
국내 연구진이 동물의 뇌는 인공신경망과는 달리 '숫자 감각'(number sense)을 타고난다는 사실을 실험을 통해 밝혔다. 한국과학기술원(KAIST) 바이오·뇌공학과 백세범 교수 연구팀은 학습 과정을 거치지 않은 신경망에서 숫자 감각이 자발적으로 생길 수 있음을 증명했다고 4일 밝혔다. 주어진 시각 정보에서 물체의 수량을 파악하는 능력인 숫자 감각은 뇌 신경망의 고등 인지 기능 중 하나이다. 인공신경망(인간의 신경을 모사한 기계학습) 분야에서 이런 인지 기능에 대한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 대부분 숫자 감각을 발생시키기 위해 어떤 학습 과정이 필요한 지에 대한 연구에 집중돼 있다. 하지만 동물의 뇌는 전혀 학습을 하지 않은 생애 초기에도 인공신경망과 달리 숫자 감각을 갖는 것으로 보고돼 왔다. 연구팀은 동물의 뇌 구조를 모사한 인공신경망 시뮬레이션을 통해 고등 인지 기능이 최초로 발생하는 상황을 관찰하는 데 성공했다. 모든 연결 가중치가 무작위인 초기화된 상태에서, 학습 없이도 뉴런(신경세포)이 특정 숫자에 대해 선택적으로 반응하는 '수량 선택성'이 자발적으로 생성된다는 것을 밝혔다. 이렇게 발생한 수량 선택적 특징은 실제 동물의 뇌에서 발견되는 '베버 페히너의 법칙'(자극의 강도와 인간의 감각 사이의 상대적 관계를 나타내는 심리 물리학적 법칙)을 동일하게 따르는 것으로 나타났다. 백세범 교수는 "대부분의 뇌 기능이 학습과 훈련에 의해 생긴다는 기존의 시각과 달리 선천적이고 자발적으로도 발생할 수 있음을 밝혔다"며 "새로운 인공지능 구현 원리를 찾는 데 기여할 것"이라고 말했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances) 지난 1일 자에 실렸다. 연합뉴스
2021.01.04
DGIST 인수일 교수 연구팀, 대구한의대 이봉효 교수팀과 공동으로 귀금속 나노입자 도금된 다공성 침 개발
인수일 DGIST 교수(에너지공학전공)팀이 '귀금속 나노입자가 도금된 다공성 침'을 개발했다. 대구한의대 한의학과 이봉효 교수팀과 공동으로 진행한 이번 연구는 귀금속 나노입자를 적용한 기술을 다공성 침에 접목한 것으로, 향후 한의학·대체의학 분야에서 새로운 혁신기술로 부상할 것으로 기대된다.2016년 다공성 침을 개발했던 인수일 교수 연구팀은 개발된 다공성 침에 나노기술 표면처리공법을 적용해 좀 더 향상된 한방침 개발을 위한 연구를 진행했다. 그 결과, 금, 은, 백금 나노입자를 도포한 새로운 형태의 침 제작기술 개발에 성공했다.귀금속 나노입자가 도금된 다공성 침은 표면에 나노미터(㎚=10억분의 1m)에서 마이크로미터(㎛=100만분의 1m)에 이르는 미세한 기공이 있는 구조를 가지고 있다. 여기에, 100㎚ 이하의 귀금속 나노입자가 다공성 침의 미세한 구멍 사이사이 균일하게 도포되어있다. 이는 침의 표면적을 최대 37배까지 넓혀, 침에 의한 전기화학적, 전기생리학적 신호증폭에 매우 탁월하다.특히, 은 나노입자가 도금된 다공성 침은 전기화학적·전기신경생리학적 특성이 가장 뛰어나, 만성 알코올 중독 치료 실험에서 실험동물의 알코올 해독에 탁월한 효과를 확인할 수 있었다. 이에 따라 향후 만성 알코올 중독을 포함한 다양한 치료에 큰 효과를 낼 수 있을 것으로 예상하고 있다.대구한의대 이봉효 교수는 "귀금속 나노입자가 도금된 다공성 침을 활용한 연구결과는 동양의학의 침 치료를 한 단계 더 성장시키는 기반을 만든 것"이라며 "이번 연구가 한의학 의료기술의 질적 향상에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다"고 말했다.DGIST 에너지공학전공 인수일 교수는 "기존의 다공성 침을 더욱 발전시킨 귀금속 나노입자가 도금된 다공성 침은 새로운 나노·한의약 융복합기술의 결정체다. 계속해서 관련 연구를 진행해 상용화 실현을 위해 온 힘을 쏟겠다"고 말했다.한편, 이번 연구는 보건복지부 한의기반융합기술개발사업으로 진행됐으며, 화학 분야 국제학술지 'RSC Advances' 10호에 12월 9일 온라인에 게재됐다.박종문기자 kpjm@yeongnam.comDGIST 에너지공학전공 인수일 교수(왼쪽)와 대구한의대 이봉효 교수.
2020.12.28
영남대 등 국내연구진, 폐암 조기 진단 ‘바이오마커’ 찾았다!
한국인 암 사망률 1위로 꼽히는 폐암을 조기에 진단할 수 있는 바이오마커(Biomarker)를 국내 연구진이 발견했다. '바이오마커'는 몸 속 세포, 혈관, 단백질, DNA, RNA 등을 이용해 몸 안의 변화를 알아내는 생화학적 지표다.영남대 의생명공학과 진준오(41) 교수가 울산대 의과대학 이창환 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 폐암 진단 및 5년 생존률 예측이 가능한 바이오마커 단백질을 발견했다.폐암의 경우 초기에 특별한 자각증상이 없는데다 조기진단을 위한 바이오마커가 드물어 조기진단률이 20%에 불과하다. 현재 폐암 진단을 위해 바이오마커로 제시된 물질들이 존재하지만, 특이성과 민감성이 충분하지 못해 조기진단에 어려움이 있다. 폐암은 조기 발견 시 생존률이 80%로 높기 때문에 이번 연구 성과가 학계와 의료계에서 크게 주목받고 있다.연구팀은 폐암환자 104명의 폐암조직과 정상조직에서 유의미한 농도차이가 나타나는 단백질 발굴 연구를 수행했다. 그 결과 '트림28(TRIM28)'이라는 단백질이 폐암조직에서 확연히 농도가 높다는 것을 알아냈다. 실제 트림28 단백질이 인위적으로 많이 만들어지도록 유전자를 조작한 세포모델과 생쥐모델에서 폐암의 증식이나 이동이 심해지는 것을 확인했다. 추가적으로 연구팀은 트림28의 결합 단백질을 확인한 결과, 트림28에 의해 분해되는 표적단백질 RLIM을 알아냈다. RLIM은 대표적인 종양억제 단백질인 p53을 분해하는 MDM2를 분해한다는 것을 확인했다. 즉, 트림28이 RLIM을 조절하고, RLIM이 MDM2를 조절해 최종적으로 p53을 조절하는 연쇄 분해반응이 일어난다는 것을 세포와 동물 연구를 통해 확인했다.연구팀은 폐암환자 101명의 조직샘플을 이용해 트림28 및 RLIM 단백질과 5년 생존률의 상관관계를 분석한 결과, TRIM28 발현양이 높고, RLIM의 발현양이 낮은 환자들의 5년 생존률이 현저하게 낮다는 것을 알아냈다. 연구팀은 폐암 조기진단을 위한 생화학적 지표이자 5년 생존률 예측을 위한 인자로 트림28과 RLIM을 이용하기 위해 향후 임상적 적용을 진행할 예정이며, 트림28과 RLIM을 조절할 수 있는 후보물질 발굴연구를 수행할 계획이다.한편 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 중견연구사업, 기초연구실사업 등의 지원으로 수행됐으며, 이번 연구 성과는 세포생물학 분야 국제학술지 '세포 사멸 및 분화(Cell Death and Differentiation)' 최신호(12월 17일자)에 게재됐다. 박종문기자 kpjm@yeongnam.com영남대학교 의생명공학과 진준오 교수
2020.12.28
"국내 첫허가 신속항원진단키트, 감염자 절반이상 놓칠수 있어"
국내에서 유일하게 정식허가를 받은 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 신속항원 진단키트가 국내에서 사용될 경우 감염자 절반 이상을 놓칠 수도 있다는 주장이 제기됐다. 23일 대한진단검사의학회는 에스디바이오센서 신속항원 진단키트의 성능을 검체 680개(양성 380개, 음성 300개)를 사용해 평가한 결과, 해당 제품을 국내 신규 환자에 사용했을 때 예상되는 민감도가 41.5%에 불과하다고 밝혔다. 진단검사의학회는 680개의 검체를 사용한 실험에서 유전자증폭(PCR) 검사방식과 비교했을 때 해당 제품의 민감도(양성을 양성으로 진단하는 비율)와 특이도(음성을 음성으로 진단하는 비율)는 각각 29%, 100%라고 설명했다. 바이러스양이 검출한계보다 많은 검체에서 민감도는 81%였고, 검출한계보다 적은 경우 11%였다. 진단검사의학회는 이 분석 결과를 국내 코로나19 환자의 첫 진단 당시 PCR 검사 결과 3만3천294건과 함께 분석해 국내 신규환자에게 이 제품을 사용했을 때 예상되는 민감도를 산출했다. 그 결과 국내 신규환자에게서 이 신속 항원 검사를 사용했을 때 예상되는 민감도는 PCR 대비 41.5%였다. 진단검사의학회는 "일부 항원검사에서 80∼90%의 높은 민감도를 보고한 것은 바이러스양이 많은 유증상자나 중증 환자 위주로 검사했기 때문"이라며 "실제에서는 거짓 음성 결과가 나올 가능성이 높다"고 지적했다. 진단검사의학회는 타액(침) 검체를 이용한 검사 민감도 역시 현재 사용하고 있는 비인두도말 검체의 91∼94%로 비교적 낮다고 설명했다. 진단검사의학회는 "검사의 질을 보장하지 않고 단순히 검사 수를 늘리는 것은 거짓 양성과 거짓 음성으로 사회에 더 많은 혼란을 야기할 수 있기 때문에 무엇보다 정확한 검사 수를 늘리는 것이 필요하다"고 덧붙였다. 진단검사의학회는 그러면서 혼합검체를 이용한 검사, 신속분자진단 검사, 자동화 분자검사를 활용할 것과 검사 인력을 확충할 것을 주장했다. 식약처는 지난달 에스디바이오센서의 코로나19 신속 항원진단키트 'STANDARD™ Q COVID-19 Ag Test'를 정식 허가했다. 정부는 이달 초 코로나19 확진자를 조기에 발견하기 위해 수도권을 중심으로 타액 진단검사와 신속항원검사를 도입했다. 연합뉴스
2020.12.23
대구 DGIST 김정민 박사 연구팀, 2차원 물질의 구조를 제어해 열전변환 성능을 갖춘 신소재 개발
대구 DGIST 나노융합연구부 김정민 박사 연구팀이 연세대 신소재공학과 이우영 교수 연구팀과 함께 차세대 반도체 물질인 2차원 전이금속 칼코겐 화합물의 적층 구조를 제어해 열전변환 성능을 가진 신소재를 개발했다고 23일 밝혔다. 향후 정밀온도제어, 동시발열 냉각시스템 등 에너지 하베스팅 기술개발 및 열전소자 상용화에 기여할 것으로 기대된다.최근 그래핀과 같은 전기적 특성과 강도를 가진 나노소재가 활발히 연구되고 있다. 그 중 2차원 전이금속인 칼코겐 화합물은 원자 간의 결합 방향과 적층 구조에 따라 다양한 밴드 구조와 전기적 특성을 가져 차세대 에너지 소재로 각광받고 있다. 특히 밴드갭(Band Gap)을 자연적으로 가지는 반도체 특성 때문에 응용분야가 무궁무진하다. 밴드갭은 물질 내 전자의 흐름을 조절하는 특정 에너지영역으로 전자소자 적용에 필수적 요소다.이 때문에 칼코겐 화합물 기반의 나노소재 중 2H 적층구조를 가진 니오븀 다이셀레나이드((2H-phase Niobium Diselenide, 2H-NbSe2)가 주목받고 있다. 하지만 낮은 제백 계수를 보이는 금속성 밴드구조로 인해 열전변환 성능이 낮아 상용화가 어려운 실정이다. 이에 공동연구팀은 금속성 밴드구조를 열전 변환에 유리한 반금속성 밴드구조로 변형시킨 새로운 다형체의 니오븀 다이셀레나이드를 제조했다. 연구팀은 고온에서의 고상반응법을 이용해 기존의 2H 적층구조를 새로운 형태의 3R 적층구조와 혼합해 2H-3R 형태의 변형된 화합물을 합성하는데 성공했다. 이를 통해 기존의 2H 적층구조 대비 열전 제백 계수를 약 40μV/K까지 향상시켰으며, 외부 전계효과에 대한 열전 성능 변화율이 큰 폭으로 향상됨을 확인했다.DGIST 김정민 박사는 "동일 소재의 적층 구조 제어에 따라 다형체의 전자 밴드 구조를 변형시켜 전자 밴드구조 및 전기적 수송물성을 제어할 수 있음을 최초로 규명했다"며, "향후 2차원 소재의 에너지 하베스팅 기술 응용에 기여할 수 있을 것"이라고 밝혔다.한편 이번 연구는 연세대 신소재공학과 문홍재 박사과정생이 공동 제1저자로 참여했으며, 에너지 과학 분야의 세계적 학술지 '나노 에너지(Nano Energy)'에 12월 1일자로 게재됐다.?열전변환 효과 = 제백(Seebeck) 효과라고도 한다. 서로 다른 금속 접합부의 온도 차에 의해 전기에너지가 발생하는 현상. ?에너지 하베스팅(Energy Harvesting)= 버려지는 에너지를 수집해 전기 에너지로 변환하는 기술로 최근 신재생 에너지의 원천 기술로 각광받고 있다. ?밴드구조(Band Structure)= 결정 중 전자 에너지대의 밀도가 분포하는 양상을 총괄하여 밴드구조라고 하며, 전기전도성을 결정짓는다. ?제백계수 (Seeback Coefficient)= 물질 내부에 있는 온도 차이와 이에 따라 발생하는 전압을 결정하는 물질 고유의 계수. 제백계수가 높을수록 큰 전기에너지를 얻을 수 있는 양질의 열전소자가 될 수 있다. ?고온 고상반응법= 세라믹 분말 합성법 중 하나로 분말을 배합한 후에 고온에서 반응시키는 방법.박종문기자 kpjm@yeongnam.com왼쪽부터 DGIST 나노바이오융합연구부 김정민 박사, 연세대 신소재공학과 이우영 교수, 공동제1저자 문홍재 박사과정생
2020.12.23
"43만년 전 인간도 혹한기 버티려 겨울잠 잤다"
인간도 혹독한 겨울을 나기 위해 겨울잠을 잤을 수도 있다는 연구 결과가 나왔다. 연구팀에 따르면 스페인 아타푸에르카 산맥의 선사시대 동굴유적인 '시마 데 로스 우에소스'(Sima de los Huesos)에서 발굴된 고인류 화석에서 겨울잠을 자는 동물에게서 나타나는 병변이 발견됐다고 영국 일간 인디펜던트가 21일(현지시간) 보도했다. 스페인어로 '뼈 무덤'이라는 이름이 붙은 이 동굴은 약 43만년 된 유적으로, 현생인류의 '사촌'으로 알려진 네안데르탈인 화석이 나온 곳이다. 이 동굴에서는 1983년부터 매년 발굴작업이 진행되고 있다. 연구팀은 고인류 화석을 현미경과 CT(컴퓨터단층촬영)를 활용해 분석했다. 연구팀은 고인류가 냉혹한 추위를 견뎌내기 위해 몇 개월 동안 잠을 자면서 신진대사를 느리게 했을 수도 있다고 밝혔다. 연구를 이끈 후안-루이스 아르수아가 아타푸에르카 재단 대표와 안토니스 바르치오카스 그리스 데모크리토스대 교수는 "공상과학처럼 들리겠지만 조상 인류가 겨울잠을 잤을 수도 있다"고 말했다. 이들은 "원시 영장류에 속하는 로리스원숭이와 갈라고원숭이도 겨울잠을 잔다"면서 "이는 (동면으로) 신진대사를 늦추는 유전적 기초와 생리가 인간을 포함한 포유류에게 남아있을 수 있음을 의미한다"고 강조했다. 영국 노섬브리아대 인류학 인류학자인 패트릭 랜돌프-퀴니는 "(인류가 겨울잠을 잤다는) 주장은 흥미롭지만, 논쟁을 유발할 것"이라면서 "뼈 무덤에서 발견된 화석들의 상태는 다른 방식으로도 설명될 수 있다"고 지적했다. 이번 연구 결과는 학술지 '랑트로폴로지'(L'Anthropologie) 12월호에 실렸다. 연합뉴스
2020.12.21

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