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2019-02 25 헤드라인

[학술][이달의 연구자] 백은옥 교수(컴퓨터소프트웨어학부)

한국의 조기발병 위암(40대 혹은 그 이전 젊은 사람에서 생기는 위암) 환자는 전체 위암 환자의 약 15%로 세계적으로 높은 수준이다. 3~40대에 주로 발병하는 조기발병 위암은 다른 암에 비해 환경적 요인보다 유전적 요인이 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 또한 암세포가 작은 크기로 군데군데 퍼져 있는 미만형(diffuse type)이 많아 발견이 어렵고 전이가 빠르다. 위암 발병의 원인을 파악하기 위해서는 보통 유전자를 분석한다. 더욱 정밀한 분류를 위해선 유전체와 함께 단백체 분석 역시 필요하다. 백은옥 컴퓨터소프트웨어학부 교수는 환자의 유전체와 단백체 분석의 통합적으로 해석하는 연구를 실행 중이다. ▲ 전 세계적으로 연간 약 70만 명 이상이 위암으로 사망한다. (세계보건기구 제공) 암 발병 원인 분석에는 유전자 수준의 분석과 단백질 수준의 분석이 있다. 유전자가 일종의 코드라면 그 코드를 해석한 결과로 생성된 물질이 단백질이다. 단백질은 세포의 현상을 가장 잘 설명해 줄 수 있는 핵심이다. 백은옥 교수는 두 수준의 데이터를 통합하면 더욱 더 정확한 암 정보를 얻을 수 있을 것으로 생각했다. 백 교수가 진행하는 통합적 범주의 조직세포 분석방법(Proteogenomics)은 두 분석에서 얻을 수 있는 정보를 서로 보완하며 깊이 있는 원인 분석을 가능케 한다. 하지만 국내외적으로 단백체 연구는 아직 초기 단계로 관련 소프트웨어가 많이 부족한 실정이다. 백 교수는 미국 국립보건원(NIH, National Institute of Health) 산하 CPTAC(Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium)의 다른 해외 연구자들과 협력해 통합 분석방법(Proteogenomics)을 연구하고 암 치료를 위한 알고리즘을 모으고 있다. ▲ 암 조직세포 통합 분석(유전단백체연구, Proteogenomics) 과정의 대략적인 진행 과정. 젊은 인구 집단을 모집해 유전체 및 단백체 분석 후 mRNA(DNA에서 유전정보를 받아 단백질이 합성되도록 전달하는 유전체)와 단백체의 상관 관계를 확인할 수 있다. (논문명: Proteogenomic characterization of human early-onset gastric cancer) 보통 조직 세포 실험은 세포 조직을 채취해서 시작한다. 그러나 조직 세포가 공기 중에 노출되는 경우 세포 내 단백질이 변성되기 쉽다. 그렇게 되면 병원 수술실에서부터 연구를 위한 기초 작업이 시작돼야 하고, 동일 시료를 여러 번 분석해야 해 연구 과정에 어려움이 많았다. 백 교수는 수월한 연구진행을 위해 10년 이상 한국과학기술연구원(KIST)에서 단백질 연구를 함께한 생물학, 화학, 의학 등 여러 분야의 다수 전문가와 협업 중이다. 또 정확한 결과 도출을 위해 5년간 80여 명의 실제 환자로부터 암 조직과 정상조직을 얻어 분석했다. 아직 기초 연구여서 직접적인 유용성을 주장하긴 어려운 단계다. 하지만 위암과 관련해 밝힌 여러 종류의 데이터를 한꺼번에 볼 수 있는 결과를 얻었다는 것에 큰 의의가 있다. 백 교수는 “똑같은 조기위암 환자도 각각 지니고 있는 유전체 및 단백체의 차이 때문에 발병 원인이 다르고 치료법 역시 달라진다”며 “이 연구를 통해 궁극적으로는 4가지 유형 이상의 개인화된 암 치료법까지 도출할 수 있는 소프트웨어 기반을 마련하겠다”고 설명했다. ▲ 백은옥 컴퓨터소프트웨어학부 교수는 “유전단백체연구(Proteogenomics) 학문 분야가 더 발전돼 많은 소프트웨어로 성과를 내고 연구에 활용되는 것이 목표”라고 말했다. 백 교수는 현재 췌장암 관련 연구에도 도전하고 있다. 앞으로 유전 단백체연구를 통해 조기위암 환자를 포함한 다양한 암 환자들의 정밀한 차이를 고려한 치료의 길이 열릴 것으로 기대된다. 그는 학생들에게“작은 데이터에 국한되지 않고 종합된 시야를 갖춰 깊이 있는 연구를 해야 한다”며 “자신이 다루는 학문에만 매몰되지 않도록 객관적으로 바라보고 여러 다른 정보를 폭 넓게 공부하는 연구자의 자세를 갖추길 바란다”고 말했다. 글/ 김민지 기자 melon852@hanyang.ac.kr 사진/ 박근형 기자 awesome2319@hanyang.ac.kr

2019-02 21

[학술]한양대-르노, ‘보급형 센서 기반 자율주행 기술’ 개발

한양대학교와 프랑스가 공동 개발한 ‘보급형 센서 기반 자율주행차 기술’이 르노 전기차에 탑재하는 방안을 추진한다. 산업통상자원부는 지난 2월 19일 프랑스 경제재정부와 JW메리어트 서울에서 ‘제 5차 한불 신산업협력 포럼’ 및 ‘제 17차 한불 산업협력위원회'를 개최해 양국 기업간 기술협력 확대를 논의했다. 이중에서도 프랑스 르노와 자동차부품업체 발레오 등이 한양대, LG전자, 자동차부품연구원 등과 공동 개발한 '보급형 센서 기반 자율주행차 기술'을 조만간 르노 전기차에 적용해 양산하는 방안을 검토하기로 했다. 앞서 한양대와 르노 등은 운전자의 조작 없이 스스로 주행 가능한 전기차 기반의 주행지원 시스템을 개발하고 있다. 이번 행사를 통해 양국은 그동안 양국 기업간 공동기술개발 사업이 성공적으로 진행되고 있으며, 자율주행차(르노-한양대 등), 디지털 헬스케어(와이브레인 등) 분야 등에서 신제품 개발, 사업화 성공 등 의미 있는 성과가 창출되고 있음을 확인했다. 앞으로도 신기술 협력을 강화해 4차 산업혁명에 공동으로 대응해 나가고, 교역과 투자의 균형 있는 확대를 위한 정부 차원의 노력을 강화해나가기로 했다. 정승일 산업부 차관은 이날 축사를 통해 "양국이 제조기업 디지털화를 통한 제조혁신과 신산업 연구개발(R&D)에 대한 과감한 투자를 통해 미래 기술 체계(패러다임)을 같이 선점해 나가자"고 당부했다. 아울러 정 차관은 프랑스 경제재정부 무니르 마주비 국무장관을 면담하고, 신산업 분야 양국간 교역·투자협력 확대와 수소차 보급 확산을 포함한 수소경제 시대 협력 강화를 제안했다.

2019-02 19

[학술]전병훈 교수, ‘아미노산의 생물학적 전환’ 종설 논문 발표

▲전병훈 교수 전병훈 자원환경공학과 교수팀이 ‘아미노산의 생물학적 전환을 통한 고급 알코올 생산방법’에 대한 최신 연구들을 종합한 종설논문을 게재했다고 2월 19일 밝혔다. 전병훈 교수팀의 주된 연구 분야는 환경생명공학기술(Environmental Biotechnology)로 바이오에너지‧환경공학‧미량오염물질 제거 등에 대한 세부 연구를 진행하고 있다. 전 세계적으로 소비되는 화석연료는 환경오염의 주요 원인일 뿐만 아니라 지구 온난화를 가속화시켜 기후변화와 해수면 상승을 초래한다. 또 화석연료 매장량의 고갈문제와 맞물려 화석연료 점유율은 감소 추세를 보이며 지속가능한 친환경 재생에너지에 대한 관심이 점차 커지고 있다. 특히 최근에는 탄수화물과 지질(Lipids)을 활용해 바이오 에탄올 및 디젤을 생산하는 바이오연료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 전 교수팀은 이번 종설논문에서 ‘아미노산’을 활용, 내연기관의 차세대 바이오 연료로 불리는 고급 알코올(n-propanol, n-butanol, isobutanol) 생산 방법을 제시했다. 전 교수팀의 논문은 첨단 유전자 공학기술과 미생물들을 이용한 효율적인 바이오 연료생산의 길을 열었다는 평가를 받는다. 또 해당 논문은 바이오연료 대량 생산을 위한 발효공정‧반응기설계‧생산성‧경제성 향상에도 활용될 수 있어 바이오 기술의 실용가치에 대한 과학적 관심을 끌 것으로 기대된다. 한편 이번 연구 결과는(논문명: Biological conversion of amino acids to higher alcohols) Cell 지의 자매지인 「Trends in Biotechnology」에 게재됐고, 한국연구재단(NRF), 한국에너지기술평가원(KETEP), 한양대 산학협력단의 후원으로 진행됐다. ▲당(sugar)으로부터 아미노산 생산 개략도 (A). 아미노산으로부터 다양한 케토산으로 탈마인화를 통한 고급 알코올로의 전환 (B)과 발효공정 중 생성된 다양한 고급 알코올 (C).

2019-02 18 중요기사

[학술][연구성과] 신현상 교수(경영학부) (4)

공정무역은 개발도상국의 상품에 정당한 가격을 냄으로써 농민들의 경제적, 사회적 자립을 돕는 무역이다. 신현상 경영학부 교수는 사람들이 공정무역 커피를 더 사게끔 만들 방법을 연구했다. 연구의 핵심은 다른 문화를 존중하는 사상인 세계시민의식, 즉 코스모폴리타니즘(Cosmopolitanism)이다. ▲신현상 교수를 지난 15일 연구실에서 만나 논문 ‘Cosmopolitanism and ethical consumption: An extended theory of planned behavior and modeling for fair trade coffee consumers in South Korea’에 대한 이야기를 나눴다. 신 교수가 공정무역 커피 상품을 들고 포즈를 취하고 있다. 신 교수는 “다른 문화에 개방적인 세계시민의식 성격을 띠는 사람들이 공정무역 커피를 더 구매한다”고 말했다. 그는 400명 대상 설문 조사를 통해 세계시민의식이 높은 사람들의 태도에서 흥미로운 점을 발견했다. 세계시민의식이 높으면서도 타인의 시선을 신경 쓰는 사람들이 공정무역 커피를 구매한다는 사실이다. “설문 조사에서 끝까지 공정무역 커피를 선택한 사람들은 자주성(자신이 자기 운명의 주인으로서 자주적으로 살며 발전하려는 속성)보다 타인의 눈치를 많이 보는 주관적 규범 수치가 더 높게 나왔습니다.” 사람들의 시선을 중요하게 생각하는 한국인의 특성이 반영된 결과다. 그는 이번 연구 결과를 반영해 공정무역 상품의 마케팅 전략을 세워야 한다고 했다. “기업들은 시장 세분화를 할 때 단순히 나이, 성별, 거주지로 분리해요. 처음부터 개발도상국에 관심이 많고 세계시민의식이 높은 사람들을 대상으로 마케팅을 한다면 효과적이겠죠.” 그는 소셜미디어를 이용한 방법을 하나 더 제시했다. “SNS에 누군가 ‘나는 개발도상국 농민에게 도움을 주는 공정무역 커피를 샀어. 너희도 구매하지 않을래?’와 같은 내용을 올리는 거죠. 세계시민의식을 갖고 있으며 타인의 시선과 평가에 민감한 사람들은 관심을 보일 겁니다.” ▲ 신현상 교수는 세계시민의식이 높으면서도 타인의 눈치를 보는 사람들이 공정무역 커피를 구매한다고 말했다. 신 교수는 이번 연구 결과에 착안해 공정무역 상품의 마케팅 전략을 세워야 한다고 주장했다. 그의 이번 논문 ‘Cosmopolitanism and ethical consumption: An extended theory of planned behavior and modeling for fair trade coffee consumers in South Korea’는 4년에 걸친 연구의 결실이다. 신 교수의 초기 연구는 ‘서구 문화에 열려있는 사람들이 공정무역 상품을 구매한다’는 방향이었다. 다만 당시 개념을 설명하는 데 부족함을 느꼈다고. “서구 문화에 개방적인 사람들이 미국 영화, 이탈리아 화장품을 선호할 순 있습니다. 하지만 우간다, 에티오피아와 같은 개발도상국의 공정무역 제품까지 좋아할 거라 가정하기 힘들죠.” 결국 서 교수는 서구 문화뿐 아니라 ‘전 세계문화를 존중하는 코스모폴리타니즘 성향의 사람들이 공정무역 커피를 구매한다’라는 가설로 연구를 재개했다. 결과는 신 교수가 예상한 대로였다. 공정무역 커피에 대한 신 교수의 연구는 한양대학교 건학 정신 ‘사랑의 실천’을 기반으로 한다. “한양대학교에서 하는 김장 나눔 행사, 석탄 봉사도 건학 이념의 연장선이라고 생각해요. 하지만 봉사 활동은 단발성이죠.” 신 교수는 일상에서 지속적으로 좋은 영향을 주는 활동은 대학에서 하는 연구라고 밝혔다. “환경공학 교수들은 미세먼지 연구를, 공학대학 교수들은 인공지능을 통한 경력단절 여성 돕기를, 경영학부 교수인 저는 공정무역을 더 활발하게 만드는 연구를 하는 거죠.” ▲신현상 교수가 현재 몽골에서 진행하고 있는 친환경 난방장치 지세이버(G-Saver) 연구 내용이다. 현재 신 교수는 몽골에서 친환경 난방장치 지세이버(G-Saver) 연구를 진행 중이다. 지세이버는 이산화탄소를 내뿜는 석탄 사용률을 줄여 건강, 환경, 경제적 측면에서 긍정적인 효과를 내고 있다. 앞서 신 교수가 말한 대학의 전문지식과 기술이 빛을 발하는 중인 것. 대학 연구를 통해 사회를 보다 이롭게 하려는 신 교수의 연구는 계속된다. 글/ 옥유경 기자 halo1003@hanyang.ac.kr 사진/ 오채원 기자 chaewon225@hanyang.ac.kr

2019-02 15

[학술]임창환 교수팀, 뇌파로 의사소통 가능 기술 개발

▲임창환 교수 임창환 생체공학과 교수팀은 ‘뇌-컴퓨터 인터페이스(BCIs)’기술을 이용해 마비로 인해 의사소통이 불가했던 완전감금증후군 환자와 대화할 수 있는 기술을 개발했다. 외부에서 청각이나 촉각 자극을 전혀 주지 않은 상태에서 뇌파만을 통해 의사소통에 성공한 것은 이번이 처음이다. 완전감금증후군은 의식이 어느 정도 남아 있으나 신체의 근육을 전혀 사용할 수 없는 증상을 의미한다. 이로 인해 완전감금증후군을 앓는 환자는 외부와의 의사소통이 단절돼왔다. 임 교수팀은 완전감금증후군을 앓고 있는 여성 환자의 뇌파를 분석했다. 손을 움직이는 상상을 하는 경우와 간단한 암산을 하는 경우, 뇌파가 서로 다르다는 것에 착안해 환자가 의사소통을 할 수 있도록 했다. 예를 들어, 손을 움직이는 상상하는 경우의 뇌파를 ‘예’라는 대답으로, 간단한 암산을 하는 경우의 뇌파를 ‘아니오’라는 대답으로 설정해 환자가 의사표시를 할 수 있도록 했다. 이를 통해 말이나 몸짓 없이 완전감금증후군을 앓고 있는 환자가 외부와 의사소통을 할 수 있도록 했다. 해당 BCIs시스템은 총 40회의 실험결과에서 87.5%의 정확도로 환자의 의도를 파악했다. 임 교수는 "완전감금증후군 환자와 뇌파를 이용해 의사소통이 어느 정도 가능함을 실증했다"며 "앞으로 많은 후속 연구가 파생될 것으로 기대한다"고 밝혔다. 다만 그는 "아직 개발된 시스템이 모든 완전감금증후군 환자에게 범용적으로 적용할 수 있는 단계는 아닌 만큼 많은 추가 연구가 필요하다"고 덧붙였다. 과학기술정보통신부 SW컴퓨팅산업원천기술개발사업의 지원으로 수행된 이 연구 결과는 지난 1월 31일 국제학술지 '신경공학과 재활학회지'(Journal of Neuroengineering and Rehabilitation)에 실렸다.

2019-02 04 중요기사

[학술][이달의 연구자] 전병훈 교수(자원환경공학과)

하수처리 또는 정수과정에서 생긴 고체 침전물은 슬러지(Sludge)라고도 불린다. 과연 다른 용도가 있을까 의문이 드는 이 슬러지는 ‘바이오가스(Bio-gas)’라 불리는 신재생에너지로 재탄생 한다. 미생물이 고농도 유기물인 하수 슬러지를 분해하면서 메탄을 포함한 가스를 발생시키는 것이다. 그 때문에 미생물 활동을 활발하게 하는 것이 바이오 가스 생산 공정의 핵심. 전병훈 자원환경공학과 교수가 기름 및 지방 성분(fat, oil, grease, FOG)를 이용해 기존 공정보다 바이오가스 생산을 증진하는 방법을 포착했다. FOG를 사용한 혐기병합소화(Anaerobic co-digestion) 공정에 주목 ▲ 전병훈 자원환경공학과 교수가 기존 혐기소화(Anaerobic digestion) 공정에서 기름 및 지방 성분(fat, oil, grease, FOG)를 추가한 혐기병합소화 공정(Anaerobic co-digestion)을 활용해 바이오가스 생산을 증진하는 방법을 연구했다. 하수처리장으로 모인 고체 폐기물 슬러지는 혐기소화(Anaerobic digestion) 공정을 통해 그 양이 줄어든다. 혐기란 말 그대로 공기를 싫어한다는 뜻으로 밀폐된 공간에서 소화된다는 의미다. 혐기 조건에서 미생물 분해 작용을 통해 하수 슬러지의 양이 줄어듦과 동시에 메탄을 함유한 기체가 발생한다. 이 기체혼합물이 전기를 만드는 연료가 된다. 하지만 들이는 에너지에 비해 우리가 얻는 에너지양은 미비하다. 혐기소화 공정으로는 공정에 투입되는 에너지 중 20~40%밖에 회수하지 못 한다. 생산 효율을 높이는 방법은 없을까? 최근 기존 혐기소화 공정에 지방(Fat), 식용유(oil), 기름(grease)를 포함하고 있는 FOG를 투입해 미생물의 활동을 활발하게 하는 혐기병합소화 공정(Anaerobic co-digestion)이 주목 받고 있다. 혐기병합소화 공정은 높은 농도의 지질학적 폐기물인 FOG를 연소시킴으로써 에너지를 발생시킨다. FOG는 고밀도 탄소를 포함하고 있어 혐기소화 과정에 더해졌을 때 메탄의 양을 매우 증가시킬 수 있다. 분해하려는 슬러지 양의 10~30%에 해당하는 FOG만 넣어도 기존 혐기소화 공정보다 80% 높은 바이오 가스 생산이 가능하다. 그러나 완벽해 보이는 혐기병합소화 공정에도 단점은 존재했다. ▲ 하수처리장에서 슬러지가 모이면 미생물에 의해 분해된다. 이는 메탄을 만들어내는데, 메탄은 다시 용해되어 재생 가능하고 친환경적인 에너지인 에너지를 생성할 수 있다. 이 과정을 혐기성 소화라고 한다. 단점 극복 위해 FOG 샅샅이 분석하다 FOG에 함유된 긴사슬지방산(LCFA, Long chain fatty acids)이 공정을 억제해 슬러지 유동화, 세척 및 폐기물 형성을 방해한다. 전 교수는 이를 해결하기 위해 FOG의 특성부터 신속한 분해를 위한 여러 전처리 기법에 대해 분석했다. 실제 하수처리장 사례를 가지고 하수슬러지-FOG 병합 소화의 최적 반응 조건부터 하수처리장 공정도까지 조사했다. 전 교수는 “슬러지와 FOG의 공동 소자가 바이오 메탄 생산을 크게 증가시켰으며, FOG 로딩, 혼합 강도, 원자로 구성 및 운용 조건 등의 조건에 의해 바이오메탄 생산이 개선됐다”고 말했다. 대체할 수 없는 신재생에너지, 바이오가스 전 교수는 “화석연료의 지속적인 사용으로 지구 환경오염 문제가 심각하다”며 “그에 따라 신재생에너지의 중요성이 대두되고 있다”고 말했다. 또 “전기는 신재생에너지 하면 쉽게 떠오르는 태양열과 풍력 에너지로 확보할 수 있지만, 이들은 그 밖에 다른 용도로는 쓰기가 어렵다”며 “그 빈 자리를 바이오가스가 채울 수 있다”고 밝혔다. “화석연료 고갈로 신재생에너지만 쓸 수 있게 되면, 유일하게 수송 연료나 도시가스로 활용할 수 있는 바이오가스 연구는 그 가치는 더 올라갈 것입니다.” ▲ 전병훈 자원환경공학과 교수(아랫줄 왼 쪽에서 세번째)는 “화석연료 고갈로 신재생에너지만 쓸 수 있게 되면, 유일하게 수송 연료나 도시가스로 활용할 수 있는 바이오가스 연구의 중요성이 높아질 것”이라고 말했다. 글/ 김가은 기자 kate981212@hanyang.ac.kr 사진/ 강초현 기자 guschrkd@hanyang.ac.kr

2019-01 29 헤드라인

[학술][우수R&D] 윤태현 교수(화학과)

기존 산업에서 생산 중인 제품 성능을 혁신적으로 향상할 수 있는 기술로 나노 기술이 주목받고 있다. 나노 소재와 기술들은 이미 반도체, 자동차, 화장품, 의료, 섬유 등 우리 생활 속에 깊숙이 자리하고 있다. 다만 나노 기술의 장점을 최대한 활용하면서 잠재적인 인체 유해성이나 과도한 투자 비용 등 초래할 수 있는 단점들을 줄이기 위한 노력은 여전히 필요하다. 이를 위해 윤태현 화학과 교수는 유럽연합(EU)의 연구혁신분야 재정지원 프로그램 'EU Horizon2020' 사업 중 하나인 ACEnano 국제 컨소시엄에 참가해 연구를 수행 중이다. 기업과 사용자를 위해 필요한 나노 안전성 검증 최근 나노 기술 분야는 나노 소재 연구 개발 단계에서 상업화 단계로 전환에 돌입했다. 그간의 연구개발 성과를 기반으로 향후 나노 산업의 급격한 팽창이 예상된다. 그러나 나노 소재의 안전성 검증 및 규제 대응을 위한 전문성은 여전히 부족한 실정이다. 나노 기술을 이용한 제품이 폐기되는 경우 발생하는 악영향은 엄청나다. 제품 개발 과정에서 인체와 환경에 대한 고려가 없으면 각종 사고가 일어날 수 있다. 실제로 국내에서 가습기 살균제 사고가 있었고, 일본에서는 미나마타병과 같은 화학물질에 의한 질병이 발생했다. 그렇기 때문에 나노 기술 개발에 대한 사전검증 및 규제는 필요하다. 우수한 제품을 개발하더라도 한국과 EU 등 국가별로 법제화돼 있는 각종 안전 규제를 통과해야 시장 판매가 가능하다. 이에 대비하지 못한 기술들이 빛을 보지 못하는 경우도 허다하다. EU에서는 이미 지난해부터 나노물질에 대한 안전성 검증과 규제 등록이 시작된 상태고 한국에서도 2023년부터 시행을 계획하고 있다. 일정에 따라 규제 대응 시스템은 일부 적용 가능한 부분부터 2~3년 이내에 상용화할 수 있을 것으로 보인다. ▲ 윤태현 화학과 교수는 “일반 중소기업은 모든 국가에서 기술 개발 관련 규제가 엄격하고 이에 대해 적절히 대응하는 것이 매우 어렵다”며 “이러한 부분에서 도움을 주기 위해 연구 개발 및 국제 공동협력을 진행하고 있다”고 설명했다. 세계적 장비기업이 다수 참여하는 산학연구협력 윤 교수가 참여하는 ‘ACEnano Toolbox’ 개발 연구는 측정 분석, 시험 지침, 관련 데이터, 나노 소재 및 제품의 등록, 허가 등에 관련된 다양한 나노 안전성 콘텐츠들을 사용자 필요에 맞게 제공하는 전문가 시스템이다. 영국 버밍엄 대학을 중심으로 오스트리아, 스위스, 독일 등 유럽 국가를 중심으로 구성돼 연구한다. 한국에선 한양대학교와 함께 ㈜TO21이 참여한다. ACEnano 컨소시엄은 학교와 연구소뿐 아니라 나노 입자 분석 장비를 직접 연구·개발하고, 제조 판매하는 세계적 장비 기업들이 다수 함께해 진정한 산학연구 협력을 진행 중이다. 본 사업에서 개발한 기술은 국내외 중소기업이 나노 소재의 안전성을 제품 개발 단계에서 미리 확인하는데 도움을 준다. 나노 물질의 물리화학적 특성 및 세포 독성 데이터베이스와 이러한 데이터 세트 기반의 나노 안전성 예측 모델을 만들어 선제적으로 안정성에 대응할 수 있다. 인체와 환경에 미칠 수 있는 큰 악영향 예방도 가능하다. 이를 통해 제품개발 비용 절감은 물론, 효율적이고 친화적인 제품을 만들게 되는 것이다. 장기적으로는 전문가 시스템을 만들어 유럽연합 신화학물질관리제도(EU REACH)와 화학물질의 등록 및 평가 등에 관한 법률(화평법)에 대한 규제 대응 전략으로 적용할 것으로 기대된다. 본 연구진은 상기 성과를 기반으로 유럽의 국제 공동 연구 컨소시엄인 ACEnano 및 NanoSolveIT 참여를 통해 국제 공동 협력 연구 및 시스템 개발 역량을 강화할 계획이다. 더불어 사업의 성과물인 S2NANO(Safe & Sustainable Nanotechnology) 포털(클릭 시 이동)을 나노 소재의 물리화학적 특성 측정부터 유해성 예측까지 전 과정에 대한 실무자 교육, 컨설팅 서비스 등을 제공하는 국제적인 수준의 나노 안전성 종합 포털로 확대할 예정이다. 포털은 올해부터 공식적인 시범서비스를 진행 중이다. ▲ 윤태현 화학과 교수는 연구를 하는 학생들에게 새로운 물질이나 기술에 대한 조심스럽고 유연한 대처와 개발을 강조했다. 더 큰 미래 나노 산업에 대응하는 유연한 연구 자세 윤 교수는 “우리의 건강과 환경보호를 위하여 나노물질을 포함한 화학물질의 관리 및 규제가 필요하다”며 “다만 이러한 규제가 불합리한 근거에 기반하거나, 불필요한 과정 등을 포함하여 산업의 발전에 저해요인이 되는 것 또한 바람직하지 않은 일”이라고 덧붙였다. 그는 연구는 합리적인 최소한의 규제 적용과 대응을 통해 우리의 건강과 환경보호뿐 아니라 새로운 기술 개발 및 산업발전을 촉진할 수 있도록 해야 한다고 말했다. 윤 교수는 마지막으로 학생들에게 “새로운 기술들은 항상 장점과 잠재적 위험을 동시에 지니고 있다”며 “장점을 극대화하고 단점을 최소화하는 방향으로 최적점을 찾는 유연한 접근과 연구를 하길 권한다”고 말했다. 글/ 김민지 기자 melon852@hanyang.ac.kr

2019-01 14 중요기사

[학술][우수 R&D] 선양국 교수(에너지공학과)

‘GET-Future(겟 퓨처)’는 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원(KETEP)이 진행하는 차세대 전지 연구인력 양성 사업이다. 이 프로그램은 우수한 연구 인력을 양성하고, 앞으로 이차전지가 필수인 국제 상황에 적합한 에너지 기술 상용화 연구 단계를 밟는다. “현재 실험 중인 전지를 지속해서 발전시킨 뒤, 실제 상용화를 위한 세계 최고 연구실 구축과 전문인력 확보가 목표”라는 선양국 교수(에너지공학과)를 만나 자세한 사업 방향과 연구 기술의 다양한 활용 형태를 물었다. Get future, 미래 동력을 얻어라 한국 이차전지 산업의 역사는 짧다. 이차전지 산업의 급속한 성장을 이룩한 한국은 다른 전지 사업 선진국에 비해 전문인력 공급과 개발 지원이 부족하다. 이미 오래전부터 ‘리튬-이온 전지’를 뛰어넘는 차세대 이차전지 개발을 진행해 온 미국과 캐나다, 일본, 프랑스 등은 개발한 전지의 상용화를 위한 본격적인 사업에 착수했다. 그러나 차세대 이차전지인 ‘리튬-설퍼 전지’, ‘리튬-공기 전지’, ‘나트륨-이온 전지’는 아직 실용화 단계에서 여러 문제점에 부딪힌 상태다. 이 세 가지 이차전지는 더 많은 연구를 거쳐 최소 오는 2020년까지 실용화될 예정이다. ▲ 세계 배터리 시장 전망과 제품별 연간 매출액 추이 및 전망. (xEV: 전기자동차, ESS: 신재생에너지, IT: 정보통신) (선양국 교수 제공) 시장조사기관SNE리서치와 IBK투자증권에 의하면 전체 배터리 시장은 오는 2025년까지 연평균 27% 증가할 것으로 예상된다. 세계 각국은 리튬-이온 전지의 기술적 한계를 예상해 전지의 성능을 높이고자 노력 중이다. 개발도상국을 포함한 전 세계 195개국의 환경규제 강화와 많은 국가의 내연기관차 판매중단 계획 발표도 한 몫했다. 세계 시장은 급격히 팽창하고 있는데, 국내 기업의 시장 점유율은 아직 낮다. 이에 선양국 교수와 연구팀은 ‘포타슘-이온 전지’ 개발과 함께 이를 뛰어넘는 차세대 전지 개발 및 실제 상용화를 위한 ‘GET-Future’ 사업을 시작했다. ▲선양국 교수(에너지공학과)는 새롭게 개발 중인 차세대 이차전지가 적어도 향후 20년은 사용될 것이라고 말했다. 소형 전지 에너지부터 신재생 에너지까지 납축전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬-이온 전지를 거쳐 새로운 결합으로 개발 중인 차세대 이차전지(리튬-설퍼 전지, 리튬-공기 전지, 나트륨-이온 전지)는 리튬-이온 전지 대비 최소 3배에서 최대 10배의 에너지 밀도를 구현한다. 선 교수는 중대형 이차전지 핵심소재의 원천 기술을 개발하고 국내 친환경 에너지 산업의 국제 경쟁력 확보에 기여할 예정이다. 그는 “차세대 이차전지는 기존 소형 전지부터 중대형 전지까지 모두 고성능으로 적용할 수 있고 나아가 친환경 에너지 보급에 기여할 수 있다”며 “휴대폰, 전기차, 신재생에너지와 4차 산업혁명과 관련된 분야까지 적용 가능하다”고 덧붙였다. 가장 크게 전기차 기술의 대외 의존도를 낮출 것으로 기대된다. 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV) 및 전기차의 상용화가 가능해져 향후 전개될 친환경 자동차 시장에서 경쟁력을 갖춘다. 자동차뿐 아니라 다양한 전동 기구의 ESS(에너지저장시스템)을 대신할 수 있어 부가가치가 높은 상품의 개발도 쉬워진다. 차세대 산업과 같이 성장할 인력을 또, GET-Future(겟 퓨처)사업은 기술 개발과 더불어 전문 인력 양성도 목표로 한다. 사업을 통해 소형 리튬 이차전지부터 중대형 전력 저장 장치 및 전기자동차용 전지 분야까지 고급 인력 확보에 힘쓴다. 신재생에너지에도 응용 가능해 에너지 관련 모든 업체로 인력 배출이 가능하다. ▲연구실 내에서 선양국 교수(에너지공학과)와 함께 연구팀이 포즈를 취하고 있다. 그는 “이번 사업을 통해 차세대 전지 분야 기술 특허와 국제 경쟁력을 갖출뿐더러, 앞으로 발전의 폭이 큰 이차전지 분야에서 전문성을 갖춘 연구 인력을 확보하겠다”고 말하며 “산학연 연계뿐 아니라 국제적 교류를 통해서도 경쟁력을 갖출 것”이라고 덧붙였다. 앞으로 선 교수와 에너지공학과 연구팀의 차세대 전지 기술 연구 사업이 세계를 선도하는 경쟁력을 확보하길 기대한다. 글/ 김민지 기자 melon852@hanyang.ac.kr 사진/ 강초현 기자 guschrkd@hanyang.ac.kr

2019-01 01

[학술]가상현실 아바타가 내 표정까지 따라 한다고?

지난해 3월 개봉한 영화 <레디 플레이어 원(2018)>의 주인공들은 가상현실(Virtual Reality이하 VR) 기기를 쓰고 가상의 세계에서 자신이 원하는 아바타로 세상을 살아간다. 한 편의 영화로 미래 VR 기술이 우리의 삶을 얼마나 바꿀지 체험할 수 있다. 최근 한양대학교 임창환 교수팀(전기생체공학부)이 이러한 미래를 한 발짝 더 앞당겼다. VR 아바타 표정 인식 재현 기술을 발표해 VR 기술 분야에서 주목을 받고 있다. 이제 가상세계에서 아바타로 소통하는 미래가 머지않았다. 단 한 번의 등록으로 11가지의 표정 인식이 가능 최근 페이스북이 VR기기 전문업체 ‘오큘러스 리프트(Oculus Rift)’와 아이 트래킹(Eye Tracking) 분야 스타트업을 인수했다. '페이스북 스페이스(Facebook Spaces)'라는 새로운 소셜 VR 플랫폼을 개발하기 위해서다. 가상세계에서 다른 사람들과 아바타로 만나 서로 소통하며 여행도 다닐 수 있다. 하지만 눈동자의 움직임이나 표정을 잘 반영하지 못해 관련 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 기존 표정 인식 기술은 VR 기기 아래에 카메라를 부착해 입 모양을 읽고, 기기에 가해지는 압력을 측정해 얼굴 상단 부 움직임으로 표정을 인식했다. 하지만 카메라를 이용한 방식은 낮은 휴대성과 높은 가격, 조명에 따른 오류가 문제점으로 지적됐다. 또 압력센서는 장시간 사용 시 정확도가 떨어져 상용화에 어려움을 겪었다. 이에 임 교수팀이 개발한 ‘VR 아바타 표정 인식 재현 기술’이 이목을 끌고 있다. ▲ 임창환 교수팀(전기생체공학부)이 개발한 VR 아바타 표정 인식 재현 기술을 시현하고 있다.(클릭 시 영상으로 이동) 웃음, 놀람, 두려움, 슬픔, 키스, 비웃음 등 11가지 표현을 정확하게 분류하고 재현한다.(임창환 교수 제공) 임 교수는 기존과 다른 접근법을 시도했다고 밝혔다. “우리 연구실에선 근전도(근육을 통해 전달되는 미세한 전기생체신호, electromyogram; EMG)를 통해 표정을 파악하고자 했죠. 얼굴 전면을 덮는 것이 아닌 눈 주변에 8개의 전극을 부착해 11가지 표정을 인식할 수 있습니다.” 임 교수팀이 자체개발한 ‘리마니안 특징 대응 기법(Riemanian manifold feature mapping)’과 ‘모델 적응 기법(model adaptation)’ 기술은 눈 주위 생체신호를 보다 정확하고 효율적으로 인식한다. 또한 전극 패드는 고무나 헝겊 소재로 교체도 쉽고 간편해 가격과 실용성까지 우수하다. “가장 중요한 건 한 번의 표정 등록으로 표정을 구분하고 아바타로 재현할 수 있다는 거죠.” 휴대폰 지문 인식 기능을 위해 지문을 여러 차례 등록하는 것처럼, 기존 표정 인식 기술은 표정 하나를 인식하기 위해 9~14번의 등록을 거쳐야 했다. 하지만 임 교수팀의 기술은 단 한 번의 표정 등록으로 11가지 표정을 인식하고 재현한다. 정확도 또한 92%에 육박한다. 임 교수는 “앞으로 딥러닝을 이용해 연속적으로 임의의 표정을 재현하는 단계까지 발전시킬 계획”이라고 말했다. “우리나라 맞춤형 기술이 탄생하지 않을까요.” 표정 인식 기술 연구 중에서도 VR에 초점을 맞춘 연구는 흔치 않다. 특히 임 교수는 이번 기술이 가지는 의미가 남다르다고 말한다. “서양에선 카메라로 얼굴 하관의 변화를 인식하는 원리를 많이 사용해요. 그런데 한국을 비롯한 동양 사람들은 상대방의 감정을 읽을 때 눈을 더 많이 바라본다고 해요. 이번 기술은 눈 주변에서 일어나는 근전도를 통해 표정을 읽어낸다는 점에서 한국인에게 더 적합한 기술이 아닐까 생각합니다.” ▲ 임창환 교수(전기생체공학부)는 가상현실(VR)에서 사용자의 표정을 아바타에 재현하는 기술을 연구하고 있다. 얼굴의 근육 신호인 근전도를 측정해 표정을 관측하고 감정을 읽어내는 것이 기술의 핵심이다. 가상현실 환경은 소셜네트워크서비스(SNS), 게임, 교육 등 응용 분야가 무궁무진하다. 임 교수팀의 기술 또한 VR 플랫폼에서 응용 가능성이 높아 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받고 있다. VR에 생체공학 기술을 접목해 새로운 시너지를 보여주고 있는 임 교수팀의 행보가 기대된다. 글/ 황유진 기자 lizbeth123@hanyang.ac.kr 사진/ 박근형 기자 awesome2319@hanyang.ac.kr

2018-12 31 중요기사

[학술][이달의 연구자] 최재훈 교수(생명과학과)

동맥경화는 혈관에 지질(동식물 조직에 있는 지방)이 쌓여 동맥이 좁아져 심근경색, 뇌경색과 같은 병을 유발하는 만성 염증성 질환이다. 최재훈 교수(생명과학과)는 동맥경화 병변으로 인해 나타나는 대식세포의 특성과 분리 방법을 지난 2012년부터 연구했다. 7년에 걸쳐 진행된 최 교수의 연구 논문 ‘Transcriptome analysis reveals nonfoamy rather than foamy plaque macrophages are proinflammatory in atherosclerotic murine models’는 심혈관 분야의 세계적 권위지 ‘서큘레이션 리서치(Circulation Research)’ 2018년 10월호에 게재됐다. ▲최재훈 교수(생명과학과) 연구팀은 이번 연구를 통해 보통의 대식세포는 염증을 유발하는 반면, 혈관 내 지질을 섭취한 대식세포는 더 활발하게 식작용을 일으켜 염증 유발을 완화한다는 사실을 밝혀냈다. 동맥경화의 새로운 치료방안 지속해서 고지혈증(혈액 중 지방량이 많은 상태)을 앓아온 환자들은 대부분 동맥경화까지 얻게 된다. 고지혈증 환자의 혈관에 지질이 쌓여 염증이 생기면 면역세포인 대식세포는 손상된 조직을 처리하기 위해 혈관으로 모여든다. 처리 과정에서 지질을 삼킨 대식세포는 몸집이 커져 포말세포(Foamy cell)가 된다. 그동안 동맥경화는 포말세포가 염증 반응을 촉진한다고 알려졌고, 대부분의 연구는 포말세포형성을 줄이는 데 초점이 맞춰져 있었다. “동맥경화증을 앓는 환자 혈관에 포말세포가 많이 발견되니까 포말세포형성을 억제해야 병이 낫는다고 생각한 거죠.” 그의 이번 연구 결과는 기존의 동맥경화증 연구 방향을 뒤집었다. 최 교수 연구팀은 포말세포 형성 후에는 오히려 혈관 내 염증반응이 줄어들고, 혈관에 쌓인 지질을 배출하는 능력이 증가한다는 것을 발견했다. 포말세포가 아닌 이전 단계의 대식세포(Nonfoamy cell)에서 염증반응을 억제해야 한다는 것이다. 전문 인력과 인프라가 확충됐으면 최 교수팀은 개별적인 세포 개체의 유전자 발현을 분석할 수 있는 ‘단일 세포 RNA 시퀀싱’(Single cell RNA sequencing) 기술을 사용하기 위해 2017년 1월부터 약 1년간 미국 워싱턴 대학교(Washington University in Saint Louis)에서 연구를 진행했다. 아직 한국에서는 위 기술을 다루는 전문가와 기술이 부족했기 때문이다. “워싱턴 대학교를 비롯한 미국 유수 대학들이 계속 세계적인 바이오 연구 결과를 낼 수 있는 것은, 최첨단 연구 장비와 이를 관리할 수 있는 뛰어난 전문인력들이 확보됐기 때문입니다.” ▲최재훈 교수(생명과학과)는 생명과학에서 중요한 것은 살아있는 생체 안에서 일어나는 현상이 정확하게 분석되는 것이라며 오래 걸리더라도 의미 있는 연구를 하는 것이 중요하다고 덧붙였다. 최 교수의 연구 철학 최 교수는 수의과학대학교에서 학부와 대학원 시절을 보내면서 동물과 사람의 질환에 호기심을 가졌다. “생체 안에서 일어나는 현상을 발견하고 분석하고 싶었어요.” 최 교수는 현재 노령화 시기에 가장 많이 발생하는 심장 판막질환과 그 외 다양한 염증성 질환을 연구하고 있다. 끝으로 최 교수는 한양대학교 학생들이 논문을 한 편 쓰더라도 유용하고 의미 있는 내용을 담길 권했다. 생체 질환을 연구하면서, 더욱 많은 질환 극복에 도움이 되고 싶은 그의 연구 철학이 담겨있는 말이다. “시간이 걸리더라도 개의치 말고 꾸준히 하세요. 다른 연구자들이 많이 인용할 수 있는 논문을 작성하고, 과학사회에 영향력 있는 연구를 했으면 좋겠습니다.” 글/ 옥유경 기자 halo1003@hanyang.ac.kr 사진/ 이진명 기자 rha925@hanyang.ac.kr