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2020-08 06

[学术][本月的研究者] 朴性昱教授,为减少汽油汽车排出的微细颗粒物做出贡献

人们通常认为柴油汽车是微尘的罪魁祸首。汽油汽车也是一样。汽油汽车的GDI引擎排出的微细颗粒物的量也相当大。首尔校区机械工学系朴性昱教授正在进行有关汽油汽车排出的微细颗粒物减少的研究。 ▲ 首尔校园机械工学系朴性昱教授为减少汽车微细颗粒物的排放进行研究。 朴教授正在研究提高汽车引擎效率和减少汽车引起的微尘。朴教授此次的研究也与汽车微细颗粒物的排出有关。目前大部分汽油引擎都是直接将燃料喷到燃烧室内的GDI(Gasoline Direct Injection)方式。喷在燃烧室内的燃料喷雾叫做”Spray behavior。该喷雾与燃烧室内的周围空气混合,此时产生的周围空气流动称为in-cylinder flow。在朴教授的研究中,这些概念被使用得很重要。朴教授在约5年间为了优化这种燃料喷射战略,减少GDI引擎的可吸入颗粒物而进行了研究。研究得益于现代汽车、现代凯菲克、环境部、产业部等多个机关的支持,可以稳定进行。 朴教授通过相关研究查明,用高压喷射燃料时,燃烧室内的流动会加强,促进燃料喷雾的微粒化,减少微细颗粒。实际上,相关企业利用燃料喷射压力的上升,积极开展提高汽车燃油效率和减少微尘排放的研究。他还查明了如果晚点喷燃料,喷射输入可能会导致浮尘排放增加的情况。 今后电动汽车、燃料电动汽车等的普及很有可能会增加。在相当长的一段时间内,汽车行业的利润大部分是通过纯内燃机汽车或混合动力汽车的销售而创造的,因此汽车的内燃机仍然是重要的研究领域。最有效的减少汽车排出的浮尘的方法是减少内燃机上的浮尘排放量。朴教授表示:“为了进一步减少细颗粒物,今后将继续进行有关提高内燃机燃油效率、减少排气物排放的研究,为汽车产业的发展做出贡献。” ▲图为朴教授正在向金东焕(机械工学系4年级)说明研究内容。 在此次研究中,用高速摄像机拍摄了发动机燃料混合器形成过程和火焰传播过程。虽然单缸发动机的构成存在很多困难,但通过与相关企业专家的合作还是可以解决的。 朴教授向研究组表示了感谢。“通过这项研究培养出来的5名优秀博士活跃在学界、产业界、研究所中,向对研究做出贡献的弟子们表示感谢。” 稿/金秀智记者 charcoal6116@hanyang.ac.kr Global News Team global@hanyang.ac.kr 译 卓艳

2020-08 05

[学术][优秀R&D]崔昌植教授,为公寓改造增添了安全

工科大学建筑工学系教授崔昌植开发出了在增建15层左右建筑物的层数时,对现有墙体进行加固的技术。崔教授的技术与现有方式不同,墙壁没有变厚或变松,因此建筑物内部的实际面积(实际使用面积)不会减少。 据统计厅的资料显示,以2018年首尔为基准,全体人口中居住在公寓的比率约为45.6%。崔教授比喻说:“在城市的生活从公寓开始,到公寓结束。” 由于公寓比率高,很多公寓已经建造了很久。全国的居住用建筑物中,以2018年为基准,30年以上的建筑物占55%。如果建筑物老化,解决方案大致可分为两种。有全部损毁重建建筑和部分加固建筑的改造工程。 崔教授的研究(研究名称为“根据垂直增建确保结构安全的技术开发”)的重点是改造和解决垂直增建时产生的问题。 ▲建筑物向上扩建,水平荷重和弯曲荷重就会增加。 (崔昌植教授提供) 要想在现有建筑物上再建一层楼,必须考虑各种现象。需要设计可以承受垂直施加到柱子和墙壁的荷重,以及受风及地震等影响而产生的水平荷重、弯曲荷重的设计。特别是建筑物的层数增加,水平荷重和弯曲荷重变得尤为重要。可以想象一下竖立圆珠笔时轻轻用嘴吹气也会倒下的情景。设计能够承受水平荷重和弯曲荷重的墙壁被称为剪力墙。 崔教授的前端壁加固技术与现有的粘贴式工艺有很大的差异。崔教授的技术是墙的厚度不会变厚,也不会增加墙面。因此,各户的坪数不会减少。他认为房地产对室内居住面积的敏感性非常重要。崔教授计算出墙体加固材料的厚度,对切割的部分进行了施工。其特点是,在需要加固的负荷中,可灵活添加加固材料。 ▲工科大学建筑工学系崔昌植教授开发出了将墙体的一部分切除后插入加固材料,不会对坪数产生影响的加固技术方法。 此次研究是以国土交通部为首,众多大学共同组成研究集群,历时8年的课题。 各大学分别研究了基础结构、上层结构、垂直荷重、停车场问题解决等领域。崔教授开发了建筑物要素中上部构造可以承受水平荷重和弯曲荷重的耐力设计。目前,崔教授已经完成了技术开发,对实际规模的建筑物也完成了测试。距离商用化还有待于实际对公寓进行垂直增建。崔教授解释说:“因为理论和实务之间可能会有隔阂,所以这是非常必要的阶段。” 崔教授的研究室以实用化为目的进行技术开发。实际建筑适用的过程总是有困难的。崔教授表示:“特别是此次研究在实际应用阶段存在困难。公寓是私人空间,也是很多人共有的公共空间。每户所希望的事项不同,每户都存在代沟。因为是房地产,所有者自然会反应敏感。在这些方面,几乎没有一个团体自称将尝试应用技术。想应用到实战事业中去,但想要挑战的园区并不多。” 喜欢改造的公寓园区不多也是难关之一。实际上,大多数公寓都是钢筋混凝土结构,因此只要不出现裂缝,寿命就相当长。崔教授表示:“公寓的重建和改造是根据政策判断做出的决定,而不是材料的寿命。在重建和改造之间,大多数人选择了重建。从人们利用现有建筑物这一点来看,似乎对改造感到了茫然的不安。技术上的验证不亚于重建,所以希望认可其稳定性。” 稿/金贤燮记者 swiken1@hanyang.ac.kr Global News Team global@hanyang.ac.kr 译 卓艳

2020-07 30

[学术][优秀R&D]吴圭植教授,开发城市生态系统服务综合维护与管理技术

城市生态系统是指自然环境和人工环境的生态系统。包括人类保持生命及活动的所有的人造环境。人类从城市生态系统中获得资源与能源,生产和消费产品并产生废物。盲目开发与废物导致破坏的生态系统再也不能够为人类提供有益的帮助。城市工学系吴圭植教授说:“与以往经济迅速发展过程中,城市空间所制造的人工环境的开发相比,自然生态系统的维护与管理一直很被忽略”。 ▲ 城市工学系吴圭植教授为打造可持续城市,开展城市生态系统服务的综合维护与管理技术开发研究 吴教授说:“城市生态系统在自然与人类和谐相处时,能够最大限度地提高其健康性”,他正在多角度地进行研究,以促进城市生态系统的健康性。吴教授最近入选环境部提出的与促进城市生态系统健康性相关的国家R&D课题,5月正式开始进行研究。通过该研究,将恢复城市生态系统内自然生态系统的健康性,并且将开发能够使人类受益的各种生态系统服务的技术。 研究的主要目标是通过开发城市生态系统综合维护和管理技术,使城市内的开发与保护相协调。通过该研究将得出城市生态系统空间建设及管理指南,并建立与城市生态系统健康促进有关的成本效益分析模型和多维城市生态环境信息系统。 ▲ 城市生态系统综合管理系统示例,综合管理城市生态系统是该研究的最终目标。(吴圭植教授提供) 城市空间必然伴随开发,盲目的开发破坏城市内的自然生态系统,为了创建可持续城市,需要开发与保存的调和。吴教授分析城市空间内具体地点生态系统的好坏,提出城市内的开发工程能够保持并提高城市生态系统的准则。他说:“之前进行过的城市生态系统性能分析仅限于专家领域”,“我的目标是通过容易使用的界面使非专家也能做出正确的决定”。 该研究将有助于中央政府、地方政府的城市计划及开发业务,因为相关的城市生态系统维护与管理制度还不俱全,也没有相关指南,因此该研究更具有意义。吴教授说:“最近中央政府和地方政府的意识水平提高了,城市空间的生态管理计划也越来越重要了”。 ▲ 吴教授研究利用计划示例。吴教授说:“该研究的成果将加强城市空间计划的质量”。(吴圭植教授提供) 吴教授曾进行过国土部主管的各种国家R&D课题,这次研究由环境部主管,吴教授说:“我们利用以往完成国土部课题的经验加上自然环境保存为第一目标的环境部的观点在进行这次研究”。 吴教授建议后学:“目前城市由于许多因素急剧变化”,“城市工学是一门为了人类的学问,需要广阔的视野关注各种社会现象,以主动的心态准备未来”。吴教授强调在本次R&D课题的进行过程当中,最重要的是不忘初心,方得始终。 Global News Team global@hanyang.ac.kr 译 金在昱

2020-06 18

[学术][优秀R&D]金载容教授开启高压研究的新篇章

高压和温度可以使碳变成钻石。即在这种特殊情况下,高压会使物质具有全新的性质。物理学系金载容教授将中国的高压研究所和美国的卡耐基研究所引入汉阳大学,从而站在了超高压研究的前列。 高压下的物质变化研究是最尖端的科学领域之一。高压研究可以再现地球内部的压力,观测物质变化,进而成为常温超导体等工学的基础源泉技术。压力是单位面积承受的力量。样本量越小,受到的施加压力就越大。汉阳大学-HPSTAR-卡耐基全球高压研究中心就是利用这一原理制造数十万气压以上的压力用于研究。 ▲物理系金载容教授(右)与研究员一起纠正钻石压砧的样品位置。 汉阳大学-HPSTAR-卡耐基全球高压研究中心利用钻石压砧(Diamond anvil cell)进行研究。钻石压砧是一种压力装置,在两颗钻石之间放置样品后进行收紧。为了施加高压,加压装置必须能够承受相应压力,因而使用钻石。 之前,国内的压力研究每个研究室进行的小规模研究。汉阳大学-HPSTAR-卡耐基全球高压研究中心是第一个接受系统化、有组织的网络和得到政府支援的研究所。研究中心从2016年开始得到了科学技术信息通信部的支持。研究中心与中国高压研究所和美国卡内基研究所举办联合专题研讨会和人力资源交流,积极开展国际联合研究。 氢能源储存技术是汉阳大学-HPSTAR-卡耐基全球高压研究中心进行的一项代表性研究。通过施加压力,他们对氢的储存量达到了以前无法实现的容量。在对由TiZrNi组成的准晶体合金施加5万气压时,在室温下储存了相当于4.2 Wt的氢。这一成果接近美国能源部要求的氢气汽车商用化标准。研究中心目前正在进行常温超导体的研究,集中于通过碱金属和氢的高压反应所产生的超导现象。金教授表示:“我们短期目标是寻找在200万气压下产生的常温超导现象中能够将水深降低到气压的方法。” ▲图为把1/4克拉的钻石加工成横截面为200微米以下大小的尺寸,并给样品施加压力的钻石压砧。可以对几十微米大小的样品施加压力到一百万个压力单位。 钻石压砧是美国卡内基研究所开发并使用的,在汉阳大学设立研究所时国内还没有该技术。金教授说:“2017年从中国高压研究所回来的路上,我得到了3个压力细胞。”金教授将3个细胞送到了3家国内企业,委托了实际测量和制作。他表示:“国内已经可以生产刻有HYU这一序列号的压砧,美国的研究所看到压砧的精巧也感到惊讶。”最后金教授表示:“高压相关研究是发挥现代科学前卫作用的好的学科领域”,“目前在国内还处于初期阶段,所以期待年轻学生们的挑战”。 稿/ 金贤燮记者 swiken1@hanyang.ac.kr Global News Team global@hanyang.ac.kr 译 卓艳

2020-06 18

[学术][本月研究者]朴宰佑教授,开发光触媒电荷输送层以提高光触媒效率

触媒是指加快化学反应速度的物质,用于提高化学反应的速率(反应物对生成物的数量)。其中光触媒是在光照射下引起触媒反应的物质,将有害物质变换为水与碳酸气,分解为无毒、无臭的物质。光触媒无需其他能源或物质,只利用光即可分解有、无机化学物质,是很有效的技术。 ▲建设环境工学系朴宰佑教授进行各种研究,以控制及净化整个环境中的污染物。 光触媒反应是基于电子与空穴(电洞)的氧化还原反应,可适用于有关氧化还原反应的所有领域。目前,光触媒用于水质净化、除臭、抗菌等环境领域及通过水分解生产氢能源的技术。 由于在光触媒反应中已形成的电子与空穴的状态不稳定,会产生回到原状的电子空穴再结合现象(以下简称“再结合”),再结合是降低光触媒反应活性的主要原因之一。为了解决这种问题,很多有关光触媒改善研究都集中于抑制再结合。 建设工学系教授朴宰佑研究 组利用与以往不同的电荷传达体输送层(Charge carrier transfer layer,CTL)开发出将电子从空穴分离出来的方法。(Applied Cataltsis B:Environmental,265,15 May 2020,118564)以往为了防止再结合利用的不是分离方式,而是延长再结合通道降低再结合速度的方式,尽管这可以延长寿命,但不能从根本上抑制再结合。 ▲利用CTL的光触媒结构,在光触媒(黄色层)发生的电子通过CTL(绿色层)积累至电荷收集器上(蓝色层)。(Elsevier提供) 利用CTL的光触媒可分为3个结构:在光线照射下形成电子空穴的光触媒、选择性移动电子的CTL、积累并储存移动电子的电子收集器。结构的核心CTL输送电子并抑制空穴的通过。 由此,电子从光触媒移到电子收集器,从而抑制了再结合。电子与空穴各积累于电子收集器与光触媒表面。与以往的研究不同,朴教授研究组的方法不仅是减慢现有的再结合,还可以在电子分离后阻止逆向移动,在防止再结合上保持较高的“触媒反应活性。 ▲朴宰佑教授的研究组。朴教授(前排左边第三位)说“我被选为本月研究者应归功于我们研究组的努力”。 朴教授组的研究结果证明了触媒系统包含CTL时会增高氢生成及污染物质分解可能性。朴教授说:“在可视光线调查下,利用CTL的触媒速率比以往的触媒高78%”,“利用CTL的触媒可广泛用于环境及能源等领域”。 在本次采访中,朴教授一直谦虚地表示:“还有很多比我更优秀的教授们,不知道我被选为本月研究者合不合理”,“没有与我共同研究的研究生的许多思考与努力,绝不会有像这次一样的研究结果”,“该论文是巴基斯坦国费留学生安瓦尔(建设环境工学系博士课程)作为主要研究者努力的结果,感谢包括哈桑学生等为研究而努力的所有学生”。 Global News Team global@hanyang.ac.kr 译 金在昱

2020-05 28

[学术][本月研究者]郭鲁均教授,成功实现了“电去离子工程”的可视化,以解决缺水问题

干旱与缺水是当今世界威胁人类的严重问题之一,为了解决这一问题,人类一直在进行各种技术的开发与相关政策的尝试。其中,淡水化工艺是一种除去海水中多余的盐分,以生产可用水的技术。目前占据市场的蒸发法与反渗透淡水化工艺虽然可以无限制地利用海水作原料,可是由于大量使用化石燃料及工厂建设成本高,而存在可持续性的问题。首尔校区机械工学系郭鲁均教授为了改善现有的工艺,正在研究电膜淡水化技术。 ▲首尔校区机械工学系郭鲁均教授正在研究改善现有淡水化工艺的电膜淡水化技术。 电膜淡水化工艺与电渗析法 电膜淡水化是利用盐分融于水后,分成带(+)电的阳离子和带(-)电的阴离子现象的工程,作为电膜淡水化的基本工艺电渗析法,是利用离子交换膜进行海水淡化的方法。因为阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过,这就是离子交换膜的选择透过性。在外加电场的作用下,水溶液中的阳离子与阴离子会分别被吸引到阴极与阳极,如果中间加上交换膜,就可以限制阳离子与阴离子运动,分离盐离子,而生产淡水。 郭教授在麻省理工学院(MIT)攻读博士课程时,在指导教授的建议下,开始了电膜淡水化研究。指导教授提出了这样一个构想:纳米渠道(10亿分之1米左右的通道)物质(离子、DNA等)的特殊移动现象将在电膜淡水化系统中体现出来。郭教授是第一个成功将电渗析中呈现出在现实纳米渠道中产生的离子传输及移动现象的可视化。目前周教授正致力于改善电膜淡水化设备的效率、利用改善的淡水化设备开发新的淡水化系统及饮用水、产业用水、污水和废水等处理技术。 改善的淡水化工艺及电去离子工艺 ▲郭教授最近与他的学生成功实现电去离子工艺的可视化。 电渗析不能100%去除像盐分一样的离子性物质,为了弥补这一缺陷,开发了电去离子工艺。在该过程中,在现有电渗析法结构的盐水通道中,添加离子交换树脂(能选择性地去除离子的物质)提高盐分去除效率。 电去离子工艺是生产超纯水(极度纯净的水)所必不可少的工艺,超纯水生产工艺最近被指定为半导体生产工艺所需的战略物质项目,国内还没有原创技术。郭教授与他的学生朴秀董(融合机械工学硕士课程)研究了实现电去离子工艺内部可视化的技术和将其优化的技术。他们目前目标是确保相关原创技术和工艺流程,并克服现有流程的局限性。 对学生充满爱心的新任教授 ▲郭教授与他的学生们。他们在研究室中取得各种研究成果 郭教授向相信并跟随自己的学生们表示感谢,他说:“我能够被选定为 ‘本月研究者’,应该说是得益于学生们的首发论文。在没有任何参考和信息的情况下,他们选择了我,并与我一起努力研究,取得良好的成果,我真的非常感谢这些学生。” Global News Team global@hanyang.ac.kr 译 金在昱

2020-05 28

[学术][优秀R&D]车宰赫教授,开发以大数据为基础的社会科学研究平台

计算机软件学部车宰赫教授正在开发一个将社会科学与数据科学相结合,来应对社会各种问题的平台,该平台通过大数据提供社会现象分析与预测模拟。 数据科学正在被重新定义为收集、分析大数据并得出有用结果的学问。数据科学成功应用的领域中生物信息学就是最好的一个例子。生物信息学利用大量公开的实验数据进行分析和模拟,大大减少了实际需要进行的试验次数,此次2019新型冠状病毒的诊断试剂盒开发速度如此之快,也缘于此。车教授希望像生物信息学一样,实现数据科学与社会科学相融合的研究方法。 ▲计算机软件学部车宰赫教授正在开发一个平台,作为社会科学家与数据科学家共同研究时的媒介。 “沟通”成为传统社会科学研究方法与数据科学相融合的一大难关,社会科学与数据科学由于学科不同,所以研究者的思维方式与语言也有差异。车教授注意到,彼此之间存在交流方面的困难,例如利用数据科学共享研究结果和修改分析方法等方面,为此,车教授决定开发一个可以直观查看数据科学解释的平台。 本次研究为“超连接社会风险管理的基于大数据的社会环境实时检查/社会模拟系统”,为了检测平台的效果及可能性,正在通过对三种社会问题进行融合研究。车教授负责该项目的统筹管理与支援。目前进行的研究分为社会焦虑程度检查、残疾人出行权、疾病对策三个部分,都与传统研究方式有明显的差异。 数据科学与社会科学的融合研究方式有互补性,利用大数据的预测模型可以利用在传统社会调查方式中无法使用的指标。例如:随着生物信息学的出现,可以收集并分析新类型生物大数据,以帮助迅速开发治疗药物。人体皮肤上的生物数据也成为了分析对象,由于数据科学利用的指标范围广泛,因此可以导出以往曾未发现的社会现象的相关关系。可是,生物信息学只能类推出“两个社会现象之间存在强烈的相关关系”,但并不能查明现象的因果关系,这时,就需要回到社会科学的研究,社会科学的研究方式在通过实验与分析找出明确的因果关系方面具有优势。 ▲车教授将公开平台,以方便希望进行融合研究的研究者接近大数据。 车教授将向需要用融合研究方式的所有人公开此平台,这也是开发平台的理由。在平台(点击时移动)申请阅览,即能获得有关社会现象的大数据。车教授除了开发平台以外,还有另一个融合社会科学与数据科学的目标,他说到“虽然平台可以成为媒介,但是不能全部理解社会科学研究者与数据科学研究者各自的想法”。他强调掌握两个领域知识的融合人才的重要性。车教授计划在研究生院新设计算机社会科学系,培养融合研究人才,他补充说“目前最需要的不是分科,而是实际的融合”。 Global News Team global@hanyang.ac.kr 译 金在昱

2020-04 10

[学术][优秀R&D]金容均教授,韩国最先制作物性科学研究用μSR

μSR(Muon spin rotation/relaxation/resonance)可以帮助我们掌握材料的物性,相当于检查人体内状态的X射线(X-ray),金容均原子能工学系教授组在韩国最先设计及制作μSR设施。 μSR是将μ子生成后注入到材料后利用Spin roation测定物性的装置。μ子是极小的粒子可以代替电子,电子旋转在核周围,旋转方向为上下其中之一。由于μ子不稳定,短时间内会崩溃,μSR的原理是通过注入到物质里的μ子上下旋转后崩溃时,测定电磁场的变化掌握超导性与磁性等信息。 ▲金容均原子能工学系教授组在负责韩国型重离子加速器(RAON)的附属设施μSR的设计及制作。 金教授的这项研究是韩国型重离子加速器(RAON)项目的一部分。重离子加速器是可以加速包括质子与铀等所有原子核的粒子加速器,RAON是韩国第一个巨型重离子加速器的名称,也是制作项目的名称。目前世界运行的巨型重离子加速器只有4台,金教授负责制定RAON的初期设计计划,包括需要哪些研究设施、如何制作等。大部分制作由基础科学研究院(IBS)进行,个别设施进行外部委托,金教授接受的委托是国内尚未有过的研究设施μSR。 重离子加速器在基础科学研究中起着至关重要的作用,主要目的是查明宇宙构成元素的构成比与生成原理。另外,μSR被用于掌握开发出的新材料或人工元素的特性。RAON将会不仅促进韩国基础科学领域的发展,还会帮助影响人类实际生活的工学领域的发展。RAON估计在2021年完工。 ▲μSR的整体构成图。从粒子加速器末端将质子接收到μSR设施。(金容均教授提供) 很多国家在听到韩国开发重离子加速器消息时,并不相信。金容均教授说“好像他们以为韩国能力还不够,最后肯定需要其他国家的帮助”。但韩国确实在自己开发RAON需要的大部分技术,并且性能也高于现有的其他重离子加速器。金教授说“开发RAON的过程当中,韩国的整体科学水平有了较大提高”,“外国也从去年开始欢迎参考我们现场设施”。他希望设施完工以后很多国外研究者前来访问及多多利用。 重离子加速器由于存在核冲突,因此设施设计时需要放射线安全领域,在实验装备信号测定需要进行放射线测量。RAON与μSR制作仅仅基于核、粒子物理学或原子能工学的知识是绝对不能实现的。金教授的专业是核物理学,担任原子能工学系教授,这对统领整个设施至关重要。金教授说道“不局限于自己的专业,还需要继续努力研究挑战各种领域”,“RAON虽是重离子加速器,也会是生命科学、化学专家都能利用的设施”,“对新技术的关注,和与自己专业的融合的想法非常重要”。 Global News Team global@hanyang.ac.kr

2020-04 07

[学术][本月研究者]李尚勳教授,发现帕金森病的新病因

医学系李尚勳教授为帕金森病的诊断及治疗提供了另外一种可能性。他发现基因组问题会引发帕金森病,当Lin28a基因发生突变将会引起帕金森病。此次研究对考虑基因组的帕金森病治疗药物的开发也很有帮助。 ▲发现与帕金森病发病有关的新基因,为诊断及治疗帕金森病提供另外一种可能性的医学系李尚勳教授正在接受采访。 帕金森病是指,中脑部分分泌的多巴胺神经细胞受到损伤及死亡而导致各种运动障碍的退行性脑神经疾病。因为患者的年龄普遍较高,所以医学界一直认为该退行性疾病的主要原因是年龄。但例外情况也时有出现,患有帕金森病的年轻患者也常常会被发现。遇到这种情况就很难解释其病因。李尚勳教授发现当在中脑多巴胺神经细胞发生过程中起作用的Lin28a基因不能正常工作时,很容易引起帕金森病。李教授说:“研究结果显示,不仅是年龄,而且脑发育与发育过程的异常也可能是帕金森病发病的重要因素”。 李尚勳教授的此次研究之所以具有格外的意义,是因为他查出了他的因帕金森病而受苦的学生的病因。李教授的学生李贤燮博士26岁患上帕金森病,李贤燮博士为了研究自己的发病原因及治疗方法,考入李尚勳教授研究室攻读博士课程,取得学位后在首尔大学医院基因组中心工作。 李尚勳教授提出了Lin28a异常可能是帕金森病原因的假设,并对此进行研究。在进行基因组分析时,偶然发现李贤燮博士的细胞存在Lin28a基因的变异。李尚勳教授研究组分离了李贤燮博士的皮肤组织,制作成逆分解干细胞(可以在人类身体培养成内脏器官的细胞),并将其分化为多巴胺神经细胞(有关帕金森病的细胞)。被分化的多巴胺神经细胞上发现了帕金森病相关的各种病理现象。在利用一个叫做“CRISPR-CAS9”矫正法的新基因矫正法对Lin28a基因突变进行矫正时,观察到帕金森病的相关症状消失了。由此查出Lin28a变异是李贤燮博士的病因。 ▲李尚勳教授将继续为提高研究结果的实用性而努力。 在研究过程当中也存在不少困难,到目前为止,因Lin28a基因变异而患上帕金森病的类型很小,因此在重视统计的群体遗传学领域很难获得认可。李尚勳教授并未放弃而是继续挑战,终于他的研究成果获得了认可。本研究与李贤燮博士作为共同通讯作者登载在世界期刊《EMBO JOURNAL》上,对帕金森病的诊断及治疗新方法开始大放异彩。 李尚勳教授至今一直致力于研究成果的商业化与临床应用。他说“我们需要对迄今为止的研究结果进行实用性分析”,“为了加强开发治疗药物,我们决定进行商业化”。李教授计划与多个企业在多个领域进行合作,包括干细胞治疗和通过基因治疗帕金森病等。鉴于潜在的前景,还与印度尼西亚的跨国公司“Kalbe”合作。李尚勳教授还表示“希望培养后辈”,“我要对相信我、跟随我的学生履行职责”。

2020-03 18

[学术][本月的研究者]蔡必锡教授开发出新双亲媒性分子TEMs,对治疗疾病至关重要

膜蛋白质与多种疾病有直·间接的联系,因此对治疗疾病起着重要作用。ERICA校区生命纳米工程系蔡必锡教授开发出了使膜蛋白质稳定化特性突出的双亲媒性分子。即可以将亲水性基和疏水性基连接到该中心结构两侧的双亲媒性分子(TEMs)。TEMs以1,3,5-triazene(由3个氢原子,3个碳原子,3个氮原子组成的分子结构)基础的分子结构为中心结构。 ▲ERICA校区生命纳米工学系蔡必锡教授正在对膜蛋白质研究和双亲媒性分子开发进行说明。 细胞被细胞膜包围。为了细胞的灵活活动和维持生命,细胞内外的信息、信号、物质交换都要顺畅。连接细胞内部和外部并起到沟通窗口作用的就是细胞膜内的膜蛋白质。膜蛋白质起细胞活动的核心作用,直接或间接地与多种疾病相关联。药物一旦接触到蛋白质表面的结合位,就会调整该蛋白质的功能以治疗疾病。例如,感染甲流时服用的抗病毒药物达菲就是一个例子。 为了开发出与特定疾病相关的膜蛋白质相结合的药物分子,以原子水平了解蛋白质的三维结构非常重要。膜蛋白质的表面有结合位。如果正确掌握该结合位的三维结构,就可以轻松设计出与之结合的药物结构。 由于膜蛋白质存在于细胞膜中,因此容易出现结构崩溃的倾向。这意味着查明三维结构的难度很大。如果在水溶液中也能阻止膜蛋白质的变性及凝集,那么膜蛋白质结构研究就会容易很多。具有相应功能的分子就是双亲媒性分子。具有亲水性基(与水的亲和性强的原子团)和疏水性基(与油的亲和性强的无极性原子团)的双亲媒性分子是膜蛋白结构研究的关键。 传统的双亲媒性分子表现有限。水溶液中很难稳定膜蛋白质的结构。许多研究人员开发出了新型的双亲媒性分子,其中具有代表性分子就是蔡教授开发的LMNG和GDN。蔡教授通过此次研究,开发出了比原本优秀的分子LMNG更具有稳定蛋白质特性的TEMs分子。 ▲ 蔡必锡教授(左侧第四)计划为了研究膜蛋白质,继续开发双亲媒性分子。 蔡教授以1,3,5-triazene为核心结构,设计及合成TEMs。名为1,3,5-triazene的中心结构引人注目。1,3,5-triazene在六角形环上有三个反应位,反应位的反应性都不一样。这使之成为可以将多种置换体集中到想要的位置,便于连接的结构。蔡教授利用该结构的结构性·反应性优势,开发出具有新功能的化学分子。 蔡教授的此次开发,为膜蛋白质研究者提供了直接的帮助。因为TEMs分子被开发成研究用分子。膜蛋白质研究人员可以用TEMs查明治疗疾病的重要膜蛋白质的三维结构。新药开发者可以在相应结构的基础上开发治疗相关疾病的新药。蔡教授说,只有完成了开发新的双亲媒性分子、查明新的膜蛋白质结构、研制治疗疾病的新药这些阶段性过程,才能对实际生活有所帮助。双亲媒性分子的开发研究是所有研究的基础。 蔡教授的研究还将继续。蔡教授计划持续开发能对查明膜蛋白质结构做出贡献的新型双亲媒性分子。他想摆脱目前为止的研究方向,运用与众不同的接近方法。他将致力于完成在水溶液中最大限度地提高膜蛋白质稳定性的系统。此外,为了方便许多膜蛋白质研究者使用,他希望促进双亲媒性分子的国际专利注册和技术转让。 稿/ 郑妍记者 cky6279@hanyang.ac.kr

2020-03 18

[学术][优秀R&D]金翰秀教授,挑战开发可在平流层使用的无人飞机二次电池

工学院能源工学系金翰秀教授将开始开发在平流层运行的无人机电池。作为国防未来挑战技术的一个课题,金教授正在进行“以硫化物系全固体为基础的无阴极高能量密度二次电池系统”的开发。 国防科学研究所正在开发可以在平流层运行的无人飞机。平流层不受云雨等天气限制。无人机可以长时间停留。如果无人机可以不需要着陆添加燃料而能一直飞行,那么就可以用电波通信和航空摄影等低费用代替人工卫星的作用。因此,目前全世界正在开发平流层无人机运用技术。 ▲ 能源工学系金翰秀教授正在说明无人机电池的开发。 金教授自上个月开始着手准备无人机的燃料电池的技术开发。计划把平流层无人机设计为白天用太阳能进行电源供给,晚上使用白天储蓄的电池来进行二次电池供给。二次电池是指充电后可重复使用的电池,目前在手机、笔记本电脑上得到广泛使用。最近,作为电动汽车电池和替代能源的储存设备等不亚于半导体的主力产业而备受关注。 此次研究有两个难关要突破。一是需要在平流层零下70度的极限环境下良好运行,二是日落到日出之间无需充电而可以长时间驾驶。如果想到目前手机一到冬天就经常会自动关机放电,我们就能理解这是一个具有挑战性的课题。利用现有的液体电解质的二次电池无法解决这一问题。金教授计划使用固体电解质的全固体二次电池。 全固态电池的特点是运转温度范围大于液体电解质电池。但固体电池的能量密度比现有的二次电池低,因此需要实现高密度化。为此,需要使用能量密度高的金属作为电池的电极物质。地球上存在的元素中能量密度最高的锂可以配置成阴极,但燃烧风险大,不能在飞机上使用。金教授计划通过无阴极化来解决。 ▲ 金翰秀教授表示“希望正在开发的极低温驱动电池技术能在生活中运用”。 如果金教授的此次研究取得成功,将开发出具有450Wh/kg能源密度的极低温驱动电池。金教授表示“现在最重要的是能否开发成功”,他接着传达了这次研究课题之后的计划,“但是我希望以后该技术能够商用化,在实际生活中也能对人们有所帮助。”他说:“与军用不同,民用需要进行调整,以便能够大量生产。” 稿/ 金贤燮记者 swiken1@hanyang.ac.kr

2020-02 20

[学术][优秀R&D]梁铉益教授,开发出环保能源有机球团矿生产技术

可替代能源与垃圾处理是现在环境问题的主要热点话题。ERICA校区机械工学系梁铉益教授经过长时间的研究,开发出把有机废物转化成燃料的装备与工程。 据环境部公示,今年在首尔春节假期期间,四天中有两天的细颗粒物浓度超过了大气环境标准。因政府的细颗粒物调节政策,有很多的发电所迫于政府压力而停止使用。韩国东西发电(株)的唐津火力发电所就是受压迫的煤炭火力发电所之一。梁教授在第一阶段负责了唐津火力发电所一吨规模的样品,还担任了制造一百吨规模的有机废物燃料化装置的最终设计与制造。 为了减少发电所在煤炭火力发电时生成的煤烟并提高火力,同时燃烧子弹模样的木质球团矿。因为这些球团矿需要用易燃的优良木质制作,所以目前市面上大量流通的都是印度尼西亚产和菲律宾产。梁教授研究组为了减少进口货品依赖度的同时解决环境问题,研究使用韩国的废木材制作高效球团矿。梁教授研究组从垃圾循环利用的角度出发,将它命名为“绿色球团矿”。本次研究与ERICA校区机械工学系崔强日教授共同进行。 ▲用不同材料制作“绿色球团矿”时的热量与碳含量。ERICA校区机械工学系梁铉益教授研究组开发了可燃的所有种类的有机废物的设备。(由梁铉益教授提供) 梁教授组的目标不仅是废木材,而是不论污水污泥和食物垃圾等,与种类无关都能将有机废弃物制作成燃料的绿色燃料制作设备。杨教授说:“用燃料制作的原理都是一样的,家畜的粪便也可以变成燃料。不过,要使球团矿有用,在其燃料化过程必须考虑经济性,因为球团矿要输出很多热量,所以集中于目前东西发电使用的污水污泥和废木材。”杨教授研究组的绿色球团矿比现有的进口木材球团矿煤烟少,价格低廉,且热量更高。杨教授称:“我们想超越代替进口木材球团矿的作用,制造真正的燃料,因此比进口球团矿有着更优越的热效率是理所当然的。” 梁教授团队制造的设备利用的是水热碳化技术。碳化技术是指压缩碳成分的过程。大致有干馏和水热碳化法,干馏就像柴烧炭的过程。在提高碳密度的过程中,会产生一氧化碳和氮氧化物等没有完全燃烧的副产品。干馏方式的话,散发到空气中的副产品采集困难,会对环境产生不利影响。而利用水热碳化技术,副产品容易溶入水中,更易处理和还原。实际上,要运用绿色塑料设备,除了要考虑流程的经济性,热量,材料混合比例外,催化技术也十分重要。因为降低水热碳化过程所需的温度和压力条件需要催化技术。 ▲梁铉益教授为解决唐津火力的环境问题,从去年11月开始研制利用垃圾的能源设备。 梁教授的设备开发历时1年3个月的事前验证,于去年11月正式启动。目前,该厂正在研制1吨规模的设备,测试其可操作性。预计2年后将实际投入唐津火力发电所100吨大小的设备。梁教授在成功完成此次研究后,还想将系统移植到缅甸。他说,绿色球团矿是所有国家所需要的技术,环境问题并不能只依靠一个国家得到解决。 韩国对垃圾和下水作为燃料进行再利用的技术方面,在全世界处于领先地位。梁教授的此次开发将彻底解决替代能源的必要性和垃圾处理方案这一环境问题。不仅如此,水热碳化处理结果其纯度非常高。梁教授说:“碳的纯度很高,甚至可以用来制作显示器。光催化剂的开发,有望为环境问题提出多种解决方案。” 稿/ 金显燮记者 swiken1@hanyang.ac.kr 图/ 金珠恩记者 coram0deo@hanyang.ac.kr