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- 원병묵 신소재공학부 교수, “티라노사우루스는 조류" -수학 모델로 첫 입증
- <앵커멘트> 공룡 중에서도 가장 무시무시한 포식자 티라노사우루스, 즉 티렉스는 통상 파충류에 가까운 것으로 알려져 있죠. 그런데 실제로는 조류에 더 가깝다는 이색적인 연구 결과가 나왔습니다. 서병립 기자가 보도합니다. <리포트> 14미터에 이르는 거대한 몸집과 날카로운 이빨. 자동차를 따라잡는 민첩함까지, 공룡 중 최상위 포식자인 티렉스는 공포의 대상입니다. 악어와 비슷한 생김새 때문에 파충류에 가까운 것으로 알려졌습니다. <인터뷰> 류슬아(경기도 성남시) : "(티라노사우루스를 어떤 종이라고 생각하세요?) 새끼를 알로 낳으니까 파충류 아닌가요?" <인터뷰> 황인규(경기도 수원시) : "생김새나 피부가 악어 같은 파충류와 비슷하다고 생각해서..." 하지만 기존의 통념과는 다른 색다른 연구결과가 나왔습니다. 티렉스는 평균 28년을 살았습니다. 이 가운데 16년, 전체 생애 절반 이상인 60%가 청소년기였습니다. 티렉스는 이 기간 하루 2킬로그램씩 폭발적으로 몸집을 불려 포식자들의 위협을 피하고 생존율을 높였습니다. 이런 생존 전략과 짧은 노화 과정이 파충류보다는 타조나 매 등 몸집이 큰 조류에 더 가깝다는 겁니다. <인터뷰> 원병묵(성균관대 신소재공학부 교수) : "해부학적인 사실과 유사하게 통계적 분석 결과가 티라노사우루스가 조류와 가깝다는 사실을 입증할 수 있었습니다." 티렉스가 조류와 유사하다는 해부학 증거는 이미 있었지만, 통계학적 관점에서 설명한 것은 이번이 처음입니다. 연구 결과는 국제 학술지인 '사이언티픽 리포트'에 실렸습니다. KBS 뉴스 서병립입니다.
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- 작성일 2016-01-26
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- 엄숭호 교수연구팀 '뜨개질'로 핵산 구조체 디자인 방법 개발
- '뜨개질 기법' 이미지(성균관대 제공)© News1 성균관대학교 엄승호 교수 연구팀은 '뜨개질 기법'으로 핵산 구조체를 디자인하는 방법을 개발했다고 4일 밝혔다. 연구팀은 핵산과 효소를 각각 실과 바늘로 사용하여 뜨개질하는 것과 같은 이 방법으로 핵산 구조체를 수㎚ 크기까지 정밀하게 조절하여 합성할 수 있으며 기존의 방법보다 간단히 원하는 모형을 만들 수 있다고 설명했다. 연구팀은 "이렇게 만들어진 핵산 구조체는 기초과학 연구에는 물론 새로운 응용과학 연구재료를 만드는 데에도 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 이주성 기자(alcoholstar@)
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- 작성일 2015-12-17
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- 안종렬 교수 연구팀 3차원 입체 코팅 기술 개발
- 세계서 가장 얇은 ‘그래핀 코팅’ 기술 개발 안종렬 교수팀 0.25nm 두께 성공, 3차원 전자소자 개발 돌파구 한국 연구진이 원자 한 층 두께로 세상에서 가장 얇은 ‘그래핀 포장지’를 개발했다. 안종렬 성균관대 물리학과 교수팀(사진)은 0.25nm(나노미터·1nm는 10억 분의 1m) 두께의 그래핀으로 3차원 구조의 실리콘 기판을 완벽하게 코팅하는 기술을 세계 최초로 개발했다고 3일 밝혔다. 옆으로 이어 붙이던 전자소자를 위로 쌓아 3차원 구조를 만들면 전자기기의 크기를 줄일 수 있을 뿐 아니라 기능도 향상된다. 최근 그래핀을 3차원으로 만들기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 그래핀 특유의 벌집 구조가 2차원에서만 안정적인 특성을 보여 3차원으로 쌓아도 다시 평면으로 돌아오는 문제가 있었다. 연구팀은 구리 포일 위에 0.25nm 두께로 그래핀을 성장시킨 뒤 플라스틱의 일종인 PMMA로 코팅해 그래핀 박막을 제작했다. 이를 포장지로 선물을 싸듯 3차원 실리콘 기판 위에 놓고 열을 가하자 액체 상태인 PMMA가 기판에 자연스럽게 녹아 들어가면서 그래핀만 남았다. 연구팀은 이렇게 남겨진 그래핀을 포장지 삼아 실리콘 기판을 완벽하게 포장(코팅)하는 데 성공했다. 안 교수는 “이번에 개발한 그래핀 코팅 기술로 부도체를 감쌀 경우 표면이 금속처럼 작동하면서도 유연하게 잘 휘어져 차세대 소자 제작에 활용할 수 있을 것”이라고 말했다. 연구 결과는 나노과학 분야 권위지인 ‘나노스케일(Nanoscale)’ 10월 29일 자 온라인판에 발표됐다. 권예슬 동아사이언스 기자 yskwon@donga.com
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- 작성일 2015-12-17
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- 김용호 연구팀 장태민(화공12) 2015 전국 대학생 노벨상에세이경연대회 미래부장관상 수상
- "2015 전국 대학생 노벨상에세이경연대회" 성균나노과학기술원(SAINT) 김용호 연구팀 장태민(화공12) 미래부장관상 수상 성균관대 물리학과 유균호, 백지민, 권용준 팀 국립과천과학관장상 수상 미래창조과학부(장관 최양희) 소속 국립과천과학관(관장 김선빈)은 “나는 이 과학자를 2015년도 노벨과학상 수상자로 추천합니다.”라는 주제의 전국 대학생 에세이 경연대회 최종 심사를 지난 9월 19일(토) 과천과학관 상상홀에서 공개로 진행했다. 본교 세인트 김용호 교수님 연구실 소속 장태민 학부연구생(화학공학과12)은 칼 다이서로스 교수(D.H. Chen Professorship and Chair, Stanford University)의 추천을 받아 노벨생리의학상 부문으로 참가하여 미래부장관상을 수상하는 쾌거를 거두었다. 주최측은 "최근 뇌과학계를 떠들썩하게 하고 있는 칼 다이서로스 박사가 연구 개발한 광유전학 기술 및 뇌조직 투명화 기술에 대해 기술의 중심 아이디어 및 중요성, 관련 분야에서의 파급 효과 등을 잘 이해하고 논리적으로 설득력 있게 잘 설명하였으며, 질의·응답 과정에서도 자신이 공부하고 이해한 전문지식을 최대한 연관지어 설명하려는 능력이 매우 돋보였다"고 밝혔다. 이외에도 베라 쿠퍼 루빈 교수의 추천을 받은 성균관대 물리학과 유균호, 백지민, 권용준 팀이 국립과천과학관장상을 수상하였다. 주최측은 "최근 우주물리학 연구 분야의 뜨거운 주제 중의 하나인 암흑물질에 대해 최초로 연구를 수행한 베라 루빈 박사의 다소 어려울 수 있는 연구 내용과 업적을 쉽게 그리고 노벨상 수상의 당위성을 설득력 있게 잘 전달하였고, 암흑물질의 직접적인 증거에 관한 질문들에 대해서도 다양한 미래의 가능성을 열어두는 등 답변 능력도 돋보였다" 고 밝혔다. <장태민 학우(좌측)>
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- 작성일 2015-12-17
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- 성균관대 원병묵 교수 "크랙방지 기술 개발, 나노입자 인쇄기술 고품질화 기대"
- 나노입자 인쇄·코팅막 균열 고분자물질로 막는다 성균관대 원병묵 교수 "크랙방지 기술 개발, 나노입자 인쇄기술 고품질화 기대" (대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 나노입자 용액에 고분자 물질을 첨가해 나노잉크 등으로 전자회로나 나노코팅막을 인쇄할 때 크랙(균열)이 발생하는 것을 막을 수 있는 기술을 개발했다. 성균관대 신소재공학부 원병묵 교수팀은 20일 나노인쇄나 나노코팅막 형성 시 나노입자 액체 방울이 마를 때 가장자리 쪽으로 이동해 두꺼워지는 현상과 나노입자 크기가 지나치게 작은 것인 크랙 발생의 중요 변수임을 밝혀내고 고분자물질을 첨가해 이를 방지할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 한국연구재단 중견연구자지원사업 등을 통해 수행된 이 연구 결과는 국제학술지 '사이언티픽 리포츠'(Scientific Reports, 8월 17일자)에 게재됐다. 비흡착성 고분자를 넣지 않은 콜로이드 현탁액이 모두 증발된 후에 공초점 현미경으로 찍은 사진. 크랙이 발생한 모습을 한눈에 볼 수 있음(왼쪽). 콜로이드 현탁액에 비흡착성 고분자를 첨가 한 용액이 증발 후 모습을 공초점 현미경으로 찍은 사진. 크랙이 발생하지 않았음을 알 수 있음.(오른쪽) 성균관대 제공. 나노입자가 용매 속에 고르게 분산된 콜로이드 상태로 만들어 코팅하거나 인쇄하는 방법은 차세대 유연 전자소자, 태양에너지소자, 생체의료소자 등을 제작하는 첨단공정으로 주목받고 있다. 그러나 나노입자 콜로이드를 증발시키면 진흙이 마를 때처럼 표면이 갈라지는 현상이 발생하는 문제가 있다. 산업에 이용 가능한 균일한 상태의 나노 필름을 만들려면 나노코팅막의 크랙 없애는 공정이 필요하다. 원 교수팀은 나노코팅막의 크랙이 나노입자 액체 방울이 마를 때 나노입자가 가장자리 쪽으로 이동해 쌓이는 현상(커피링 효과) 때문에 발생하며, 나노입자가 작을수록 크랙이 더 잘 생긴다는 사실을 새롭게 밝혀냈다. 또 나노입자 콜로이드에 길이가 짧은 고분자 사슬을 첨가하면 점성이 커지고 입자끼리 단단하게 연결돼 흐름이 약해지는 젤(gel)화 현상이 일어나 나노입자가 가장자리로 이동해 쌓이는 속도가 느려진다는 사실도 확인했다. 연구진은 나노 콜로이드에 고분자물질 폴리스티렌을 첨가하자 액체 방울 내 나노입자 두께가 균일해져 코팅막에 크랙이 생기지 않았다며 젤화현상으로 나노입자의 응집력도 좋아져 크랙 없이 균일한 나노 코팅막을 형성할 수 있다고 설명했다. 원 교수는 "이 기술은 나노입자와 고분자 사슬의 재료 종류가 달라도 적용할 수 있어 다양한 나노입자의 인쇄법에 사용할 수 있다"며 "나노과학, 재료과학, 인쇄전자공학 등 많은 분야에 파급 효과가 기대된다"고 말했다. 성균관대학교 신소재공학부 및 나노과학기술학과 원병묵 교수 scitech@yna.co.kr
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- 작성일 2015-12-17
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- 김태성,이창구 교수연구팀, 세계최초 저비용 2차원 물질 저온합성법 개발
- 세계최초 저비용 2차원 물질 저온합성법 개발 성대 김태성, 이창구 교수 연구팀 세계최초로 플라즈마를 이용한 2차원물질의 합성공정 획기적 개선 통해 차세대 IT기기 생산비용절감, 대량생산 핵심기술 개발. 8월 10일 ‘어드밴스드 매터리얼즈’지 논문 게재 우리대학 기계공학부·성균나노과학기술원 김태성, 이창구 교수 공동연구팀이 세계최초로2차원물질인 이황화몰리브덴(MoS2)를 플라스틱 기판에 직접 합성하는 기술을 개발했다. 이황화몰리브덴은 그래핀과 함께 대표적인 박막형 2차원 물질로, 투명성과 유연성이 높아 실리콘을 대체할 차세대 꿈의 신소재로 불린다. 이황화몰리브덴의 합성은 600-1,000℃ 정도의 고온에서 주로 이뤄져 왔는데, 이 방법은 고온조건으로 인해 플라스틱과 같은 유연한 물질을 기판으로 직접 사용할 수 없고 공정이 복잡했다. 성균관대 연구팀에서 개발한 플라즈마 화학기상증착법에 의한 2차원물질 합성법은 이러한 단점을 완전히 보완하여 플라스틱이 충분히 견딜 수 있는 150℃ 정도의 저온환경에서 물질을 합성함으로써 플라스틱 기판에 직접 합성할 수 있게 했다. 이 기술을 통해 저비용으로 기존의 성능을 충분히 구현해낼 수 있다. 플렉서블 전자소자/기기나 웨어러블 소자 등 차세대 전자제품에 폭넓게 활용될 수 있어 투명하고 휘어지는 종이형태의 태블릿PC 제조를 훨씬 저렴하고 생산적으로 할 수 있게 하는 핵심 기술이란 평이다. 그뿐만 아니라 기존의 공정과정에서는 유연한 기판을 사용하기 위해서 고온에 견디는 실리콘과 같은 무기물 기판에 먼저 합성한 후 이를 유연기판에 전사하는 방법을 사용했다. 하지만 전사법은 본래의 기판을 없애거나 손상해야 하고, 전사과정에서 얇은 2차원물질이 찢어지거나 결함이 생기는 경우가 다반사여서 좋은 품질의 소자를 만들기가 지극히 어려워 대면적 2차원소재를 전자소재로 사용하는 상업화에 최대의 걸림돌이 되어 왔다. 공동연구팀이 새로 개발한 합성법은 전사공정이 전혀 필요하지 않아, 간단한 공정방법과 적은 비용으로 고품질의 소재를 생산할 수 있는 획기적인 기술력을 획득한 것이다. 본 논문의 공동 1저자인 안치성 박사과정 학생(성균나노과학기술원)과 이진환 박사과정 학생(기계공학부)은 “기존 플라즈마 화학기상증착법의 경우 반도체 산업에서 산화막 또는 질화막 등의 절연체 박막을 합성하는 데 주로 사용되었지만 본 연구를 통해 플라스틱 기판상에 나노미터 두께 수준의 반도체 박막을 합성할 수 있었다”라고 하면서 “본 연구는 기존 반도체 공정 설비를 이용하여 절연체 박막 또는 2차원 반도체 박막을 저온에서 플라스틱 기판 위로의 직접 합성할 수 있어 플렉서블 전자소자/기기 등을 저비용으로 대량 생산이 가능한 획기적인 원천기술이다”라고 전했다. 이 기술은 지난 6월 국내 특허를 획득하였고, 미국과 중국 역시 작년 11월 특허를 출원한 상태이다. 기존에 그래핀이 먼저 플라즈마를 이용하여 합성이 시도되었으나, 최소 400℃ 정도의 온도가 필요하여 플라스틱에 직접 합성할 수는 없었으며 물질성능이 상당히 낮은 편이어서 응용에 한계가 많은 것으로 알려져 있다. 연구팀은 먼저 1nm 정도의 금속 몰리브덴을 플라스틱(폴리이미드) 기판에 진공 증착한 후에 이를 플라즈마 화학기상증착기에 넣고 150℃ 정도의 온도를 기판에 가하면서 수소와 이황화수소를 흘려주면서 플라즈마를 생성하여 몰리브덴과 황이 반응하도록 하는 방법을 사용하였다. 이를 통해서 4인치 기판에 균일한 5~6층 정도의 2차원 이황화몰리브덴 필름을 형성하였다. 이 필름은 전하이동도가 약 2~4 cm2/Vs정도로 기존의 고온에서 생산된 고품질의 소재와 거의 차이가 없는 높은 성능을 보여주었다. 합성된 필름을 이용하여 습도센서를 제작하여 신뢰성 있게 작동시연을 통해 전자소자 등에 직접 사용할 수 있음을 증명하였다. 본 연구는 글로벌 프론티어 소프트일렉트로닉스연구단, 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업의 지원으로 이루어졌으며 소재분야 최고의 권위지인 ‘어드밴스드 매터리얼즈’ 8월 10일자 온라인판에 게재되었다. ▲ 플라즈마 화학기상증착법으로 합성한 이황화몰리브덴 (MoS2) 박막 및 합성 과정 모식도
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- 작성일 2015-12-17
- 조회수 5461
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- 면역력 강화해 암 치료 효과 8배 높이는 기술 개발
- 면역력 강화해 암 치료 효과 8배 높이는 기술 개발 국내 연구진이 면역력을 강화해 암 치료 효과를 8배까지 높이는 기술을 개발했습니다. 성균관대 임용택 교수팀은 면역세포를 활성화한 뒤 이를 보호하는 나노 복합체를 이용해 몸 속에서 분해되지 않고 T세포까지 전달하는 데 성공했다고 밝혔습니다. 연구팀은 성능을 강화한 면역세포를 나뭇가지 구조로 만들어 암세포의 정보를 인식하게 한 뒤 몸 속에 주입해 특정 암세포를 정확히 찾아가 없애도록 했습니다. 그 결과 암 치료율이 8배 높아지고 재발하지 않는 것을 확인했습니다. 연구팀은 이번 연구가 면역세포를 이용해 부작용이 없고 재발도 막을 수 있는 근본적인 치료제의 개발에 기여할 것으로 기대했습니다. 이동은 [delee@ytn.co.kr]
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- 작성일 2015-12-17
- 조회수 3465
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- 물리학과 박성하 교수, 자기복제 하는 인공 DNA링 구현
- 생물학적 DNA와는 다른 재료소재분야 나노구조물 한국·일본 연구팀, 자기조립과 자기복제 실험 구현 + 박성하 교수 일문일답 (아래) » 자기복제 하는 나노 링들의 증식. 출처/ Nature Nanotechnology, 박성하 생명의 기초 물질은 자기복제를 하는 디엔에이(DNA)이다. 디엔에이를 이루는 네 염기인 아데닌(A)은 티민(T)과, 구아닌(G)은 시토신(C)과 짝을 이뤄 결합하는 상보성 덕분에 이중나선의 DNA는 정보를 유전하며 자기복제를 행할 수 있다. 이런 원리를 이용해, 생물학적 기능은 하지 않지만 자기복제하는 재료소재로서 DNA 구조물을 구현하는 기법이 제시됐다. 아직은 기초연구 단계에 있다. » 김정훈 박사(왼쪽)와 박성하 교수.책임저자인 박성하 성균관대 물리학과 교수와 일본 도호쿠대 사토시 무라타 교수 연구팀은 과학저널 <네이처 나노테크놀로지>에 낸 논문(제1저자 김정훈)에서 고리(링) 모양의 인공 DNA 나노구조물(‘DNA ring’)이 자기복제 하는 현상을 구현하는 실험에 성공했다고 발표했다. 인공 물질에서 자기복제를 행하는 시스템을 개발하려는 시도는 여럿 이뤄졌으며, 그 가운데 하나로 DNA의 생물학적 원리를 차용한 인공 DNA 나노구조물을 개발하려는 시도도 이어져 왔다. 이번 연구는 이런 연구 분야의 성과이다. 연구진은 이런 자기복제 시스템에서 작동하는 기본 단위의 구조물로서 일본 연구팀이 이전에 개발한 티(T) 글자 모양의 DNA 조각을 이용했다. T자형의 DNA 조각은 이중나선 구조 중 끝부분을 외가닥으로 남겨 다른 구조물과 결합하거나 반응할 수 있도록 했다. 이런 T자형 DNA 조각들은 용액 안에서 스스로 조립해 둥근 고리 모양의 ‘DNA 링’ 링구조물을 만든다. 이른바 자기조립이다. 연구진의 설명을 들어보면, 이렇게 만들어진 DNA 링 구조물은 자기복제 과정을 시작하는 씨앗이 된다. 여기에 자기복제 과정을 일으키는 이른바 ‘연료가닥’의 DNA 조각을 넣으면, 이것이 DNA 링 구조물 가운데 외가닥으로 남겨져 상보성 결합을 할 수 있는 부분과 반응해서, 새로운 T자형 DNA 조각을 만들어낸다. 이런 식으로 DNA 링 구조물을 만드는 일종의 ‘벽돌’인 T자형 조각들이 다량으로 새롭게 만들어지고, 다시 이것들이 자기조립을 이루어 크고 작은 링 구조물들을 만들어낸다. 연구진은 이 과정을 ‘증식’이라고 부르고 있다. » DNA 나노링 구조물의 자기복제 원리와 반응경로. DNA 링에 연료가닥들이 붙어 다른 DNA 링으로 자기복제가 일어나는 과정을 보여준다. 출처/ Nature Nanotechnology, 박성하 박성하 교수는 “나노 링 구조물에서 각 T자형 블록에 외가닥으로 존재하는 부분이 있는데(‘토홀드’라 부름) 이 부분에 연료가닥이 들어가면 외가닥으로 존재하는 영역과 먼저 붙고 나중에 떨어진다”면서 “이러한 반응은 (생물학적 자기복제에 필요한 생분자인) 중합효소가 필요하지 않고 일정한 온도(섭씨 40도 정도)를 유지해주면 반응이 일어나기 때문에 실험이 상대적으로 수월하다”고 말했다. 그는 생물학적인 자기복제 기능을 재료소재 차원에서 구현했다는 점에서 이번 연구결과가 의미 있는 성과라고 덧붙였다. 자기복제 하는 인공 DNA 구조물이 생물학적인 유전자 오염을 일으킬 우려나 나노물질의 자기복제 자체에 대한 우려에 관해서, 박 교수는 인공 DNA 구조물이 세포 안에서 기능을 하거나 생물학적인 오염을 일으키기는 어려우며 나노 물질의 자기복제에 대한 통제는 현재 우려할 문제가 아니라고 말했다.◑ ■ 논문 초록 생물학은 자기복제기(self-replicating machines)의 수많은 사례를 보여주지만, 그런 복잡 시스템을 인공적으로 만드는 일은 너무나도 힘든 도전으로 남아 있다. 특히 목제블록, 자기시스템, 모듈로봇, 합성분자계 같은 간단한 인공적 자기복제 시스템이 그동안 고안되어 왔지만, 그런 운동학적 자기복제기(kinematic self-replicators)는 이론적인 세포 수준 자기복제의 사례와 비교하면 희귀한 것이다. 이런 원리적인 이유 중 하나는 자기복제를 물리적 매체에다 통합하려 할 때 생기는 크나큰 복잡성 때문이다. 이런 점에서 볼 때, DNA는 분자인식을 통해 자기조립을 이루는 능력을 갖추고 있기 때문에 자기복제 시스템의 구성에서 주요한 후보 물질이 된다. 우리 연구진은 DNA T자형 모티프가 자기조립을 거쳐서 링 구조물을 형성하며 토홀드로 매개되는 DNA 가닥 치환 반응을 통해서 자기복제 하도록 설계할 수 있음을 제시한다. 링의 고유한 설계 덕분에 시스템을 이루는 집단적 역동은 제어될 수 있다. 우리는 또한 자기복제라는 범용적 틀 내에서 복제 도식을 분석할 수 있으며 링 구조물의 자기복제성에 대해 정량 계측(quantitative metric)을 도출할 수 있다. ■ 이메일 인터뷰: 박성하 성균관대 교수 [메일 답장 중에서 글로 설명하기에 너무 난해하다고 생각되는 부분은 가독성을 위해 생략했습니다] DNA 나노공학은 염기 A-T, G-C가 짝을 이뤄 자기조립 하는 성질을 지닌(상보적인) DNA를 이용해 구조를 설계해 유전적 기능을 하지 않는 구조물로서 DNA를 만드는 분야로 알고 있습니다. 그동안 DNA의 상보적 성질을 이용해 여러 가지 기하학적인 2차원, 3차원 구조물을 만드는 시도가 이루어져 왔습니다. 그렇게 이해해도 되는지요? ▶ “DNA 나노공학 기술은 DNA가 지닌 자기조립과 프로그래밍 기능을 이용하여 마이크론 크기의 구조를 제작하는 기술로 나노미터의 정확성으로 구조물을 제어할 수 있는 첨단 과학기술입니다. DNA 나노구조물 제작은 초기 설계방법에 따라 형태적으로는 선형, 평면 및 입체 구조물로 조립이 가능하며, 응용 측면에서는 움직임이 수반되는 기계적인 모터와 DNA 나노구조물을 주형으로 한 나노 전자기 소자 및 나노 바이오 소자의 제작도 가능합니다. 또한 몇 개의 DNA 가닥에 인위적인 정보를 입력함으로서 알고리듬을 이용한 패턴 제작도 가능함이 실험적으로 입증된 바 있습니다. DNA는 생물학적인 유전적인 기능을 가지고 있지만, (여기에서는) DNA를 다양한 형태의 구조물을 만들 수 있는 소재로서 사용한다는 얘기입니다.” 이번에는 독특한 기하학적인 구조로 인해 자기복제 기능을 수행할 수 있는 T자형 DNA 조각을 만든 것이 중요한 성과 중 하나로 여겨집니다. 모든 염기가 상보적 결합을 마쳐, 닫힌 구조인 이중나선 DNA와는 달리 양쪽 끝부분은 외가닥인 채로 상보적 결합을 기다리는, 즉 상보적 반응을 할 수 있는 부위를 갖춘 이중나선 DNA를 만들었으며, 이것이 T자형의 구조로서 여러 개가 모일 때엔 둥근 링 구조물을 스스로 만든다는 것으로 보입니다. T자형 구조물은 일종의 벽돌처럼 구조물을 만드는 단위가 되는 것이겠지요? 이 T자형 DNA 블록은 박 교수님 연구팀에서 독자적으로 개발한 것인지요? ▶ “잘 설명되었습니다. 그리고 T자형 DNA 빌딩블록은 공동저자에 참여한 도호쿠대학교의 사토시 무라타 교수님과 같은 실험실 쇼고 하마다 박사가 2009년에 발표하였습니다. [Hamada, S. & Murata, S. Substrate-assisted assembly of interconnected single-duplex DNA nanostructures. Angew. Chem. Int. Ed. 48, 6820-6823, Supporting Information (2009)]” [중간 생략] 아무튼 DNA 가닥 치환 반응을 거쳐서 링 구조물을 만드는 벽돌인 T자형 블록이 새롭게 생성되는 것이군요. 이런 식으로 ‘연료가닥’과 링 구조물의 상호작용/반응을 거치면서 새로운 T자형 블록들이 많이 생성되며 이것들은 다시 각자 모여 12개짜리 링 구조물이 만들어지기도 하고 이보다 작은 구조물이 만들어지기도 합니다. 이런 식으로 애초 씨앗 구조물을 빼어닮은 복제 구조물들이 크게 작게 다량으로 만들어집니다. 이는 증식 과정으로 불립니다. 이런 이해가 맞는지요? ▶ “네. 맞습니다.” 그런데 궁금한 점은 이런 구조물의 자기복제가 이뤄진다는 것이 어떤 의미인지 잘 이해되지 않는다는 점입니다. 자연의 원리를 밝힌 연구라기보다는 새로운 물질 구조를 다량으로 만드는 방법을 개발하신 것으로 여겨지는데, 이처럼 개발된 특정 구조의 인공 DNA 구조물이 어떤 용도가 있는 것인지요? 자료에서는 “스마트물질로서 응용 가능하다”는 표현이 있는데, 스마트 물질이라는 것의 의미도 잘 모르겠습니다. ▶ “생물학적인 자기복제 원리를 물질적인 소재에 설계하여 인공 자기복제기를 만들수 있을까 하는 것이 이번 연구의 시작점이 되었습니다. DNA는 상보성을 가진 4가지의 염기를 가지고 있고, 염기서열을 어떻게 설계하고, 염기서열의 구획을 어떻게 설정하느냐를 기본으로, 생물학적인 자기복제기의 기능들(단위개체설정, 성장(신진대사), 그리고 복제)을 인공적으로 설계하여 자기조립 하는 복제기를 개발하였다는 것에 의미를 두고 싶습니다. 위와 같이 DNA 분자의 특성을 기반으로, 크기 조절이 가능한 개별체로서의 역할과 신진대사(성장) 및 돌연변이(형태가 원형에서 다른 형태로 나온다든다 하는)가 가능하고, 다음 세대로의 정보 전달이 가능한 DNA 자기복제기를 설계하고, 이를 외부 개입이 아닌 자동적인 반응으로 일어나게 하는 일반화 할 수 있는 인공 DNA 나노복제기 개발이 앞으로의 연구과제가 되지 않을까 생각됩니다. ‘스마트 물질’이라는 말에는 크게 괘념하지 않아도 됩니다.” 물론 이번에 개발된 DNA 구조물이 유전학적 정보를 담지 않은 물질이기는 하지만, 혹시라도 이런 DNA 인공구조물이 생물학적 유전자 오염 등의 부작용을 일으킬 여지는 조금도 없는지요? ▶ “현재 인공생명을 만들기 위해 많은 연구가 수행 중입니다. 일례로 인공세포막을 만들고 유전정보를 지닌 DNA 유전자(게놈) 가닥을 넣어 복제가 가능하다는 연구가 보고되었습니다 (D.G. Gibson et al., Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome, Science 329, pp52-56, 2010년). 인공생명까지는 아니지만, 생명체의 가장 기본이 되는 자기복제 원리를 DNA 분자에 설계하고, 이를 실험적으로 검정해 보고자 하는 것으로, 생물학적/의학적 유전적인 오염과는 상당한 거리가 있는 것으로 판단됩니다. 우리가 설계한 DNA 자기복제기가 실제로 세포 안에서 활동하고 반응하기에는 세포 안 환경이 너무 열악하기도 하고요.” 나노물질에 대한 약간은 공상과학적인 두려움 중에는 나노봇의 자기복제 능력이 생겨 나노물질에 대한 통제불능 상태에 빠지지 않을까 하는 것인데요. 이번의 경우에 자기복제는 이와 관련해 어떠한가요? ▶ “이번에 발표된 논문을 기반으로, 궁극적으로 자기복제 바이오/나노봇을 바이오 나노물질로 구현하는 것은 제 실험실에서 추구하는 연구 주제이기도 합니다. 통제 부분과 관련해서 말씀 드리면 (사실 통제가 너무 잘 되어 문제입니다만. 현재 제 연구실에서는 일정 부분 자동으로 자기복제 하는 DNA 나노구조물 제작 관련 연구가 진행 중입니다) 물리적인 환경 조절로 충분히 제어가 가능하지 않나 생각됩니다. 연구자로서 그 부분(통제 불능)도 상당 부분 고민하고 있습니다만 최소한 저의 연구에서 통제가 문제가 되진 않을 것 같습니다.” 이번 연구가 종착점이 아니기에, 이번 연구에는 의미와 더불어 한계가 있을 텐데요, 그 의미와 한계를 간략히 정리해주시면 고맙겠습니다. ▶ “앞에서도 말씀 드렸지만, 생물학적인 자기복제 원리를 물질적인 소재에 설계하여 인공 자기복제기를 만들수 있을까 하는 것이 이번 연구의 시작점이 되었습니다. DNA는 상보성을 가진 4가지의 염기를 가지고 있고, 염기서열을 어떻게 설계하고, 염기서열의 구획을 어떻게 설정하느냐를 기본으로, 생물학적인 자기복제기의 기능들(단위 개체 설정, 성장/신진대사, 그리고 복제)을 인공적으로 설계하여 자기조립하는 복제기를 개발하였다는 것에 의미를 두고 싶습니다. 위와 같이 DNA 분자의 특성을 기반으로, 크기 조절이 가능한 개별체로서의 역할과 신진대사(성장) 및 돌연변이(형태가 원형에서 다른 형태로 나온다든다 하는)가 가능하고, 다음 세대로의 정보 전달이 가능한 DNA 자기복제기를 설계하고, 이를 외부 개입이 아닌 자동적인 반응으로 일어나게 하는 일반화할수 있는 인공 DNA 나노복제기 개발로서 시작점이 되었다는 것에 의미를 둘 수 있을것 같고요, 실험적 한계를 말한다면, DNA가 바이오 물질인 관계로 구조적인 측면에서 높은 열에 취약한 부분과 설계상의 복잡성, 구조물 변화 반응이 액상에서만 일어남과, 최종 단계에 대한 수율(yield)이 상대적으로 적다는 것 등이 있겠습니다만 이런 것들은 상당 부분 극복이 가능하지 않을까 생각됩니다. 시간이 조금 더 필요하지 않을까 합니다.” 인공 DNA 구조물 연구가 한때 흥미로운 관심사로 주목받았으나 최근에는 그 관심이 다소 줄어든 것 같기도 합니다. 현재 이 분야의 연구동향을 간략히 소개해주실 수 있을런지요? 그리고 박 교수님 연구팀의 후속 연구계획은 어떠한지 한말씀 주시면 고맙겠습니다. ▶ “맞습니다. 인공 DNA 구조물 제작만의 연구는 관심이 다소 줄어든 것이 사실입니다. 앞으로는 이를 이용하여 무엇을 할 수 있을까에 대한 고찰이 상당 부분 필요할 것으로 보이며, 이를 통한 새로운 분야 개척도 필요하리라 봅니다. 제 연구실에서는 이번 연구에서 발표한 인공 자기복제기 연구뿐 아니라, DNA 분자와 다양한 기능성 물질과의 접목을 통한 DNA 디스플레이, DNA 발광다이오드, 특이병변인자 인식 DNA 센서 개발을 위한 기초연구를 수행하고 있으며, 이론적 모델링과 실험적으로 DNA를 이용한 π값 계산, 음악 작곡 등 대중적으로도 관심을 가질 만한 기초연구도 수행 중입니다.” 오철우 기자 cheolwoo@hani.co.kr @한겨레 과학웹진 사이언스온 [사이언스온의 길목] 페이스북 페이지 https://www.facebook.com/scienceon 트위터 https://twitter.com/SciON_hani
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- 작성일 2015-12-17
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- 유원종 교수팀, 세계 최초 3나노미터 초박막 반도체 개발
- 국내 연구진 세계 첫 개발 쾌거 2題 現 초박막 반도체의 4분의1 수준… 성균관대 연구팀 “5년內 상용화” 유원종 교수팀이 만든 초박형 반도체. 이 반도체에 전기를 주입(하얀색)해 실험하는 모습이다. 성균관대 제공 오늘날 사용되는 스마트폰과 태블릿PC는 그 두께가 5∼7mm 내외로 얇지만 더 얇게 만들기 위한 경쟁이 치열하다. 유원종 성균관대 나노과학기술학과 교수팀은 세계에서 가장 얇은 반도체를 개발했다고 24일 밝혔다. 유 교수는 “두께 3nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m)인 초박막 반도체를 제작하는 데 성공했다”고 24일 밝혔다. 현재 가장 얇은 반도체는 두께가 14nm 수준이다. 연구진이 사용한 재료는 이황화몰리브덴(MoS₂)이다. 이황화몰리브덴은 얇고 전기가 잘 통해 ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀과 차세대 신소재에서 쌍두마차로 꼽힌다. 특히 그래핀은 항상 전기가 흐르는 도체여서 반도체로 활용하려면 다른 물질과의 결합이 필요하지만 이황화몰리브덴은 그 자체로 반도체가 된다. 유 교수는 “전력 소모가 4분의 1로 줄어 초소형, 초슬림 반도체를 개발할 수 있다”면서 “이르면 5년 안에 상용화될 것”이라고 밝혔다. 이 반도체를 활용하면 이론적으로는 종잇장처럼 얇은 컴퓨터를 만들 수 있다. 학계에서는 이황화몰리브덴이 차세대 반도체 소재로 사용될 가능성을 처음 확인했다는 점에서 높이 평가했다. 연구진은 국내외에 이 기술에 대한 특허 출원을 준비하고 있다. 연구 결과는 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 24일자에 게재됐다. 권예슬 동아사이언스 기자 yskwon@donga.com
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- 작성일 2015-12-17
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- 고민하는 학생들에게 젊은 교수가 전하는 소박한 메세지 - 김용호교수
- 글 : 김용호 성균나노과학기술원 & 화학과 교수 학교로 돌아온 지 얼마 되지는 않았지만 많은 학부생들, 대학원생들과의 면담을 통해 현재를 살고 있는 청년들의 고뇌와 고민을 이해할 수 있었다. 대다수 그 모든 고민의 종결은 확실하지 않은 미래에 대한 불안으로 향한다. 글로벌화, 경쟁사회, 국제정세, 사회적 관념에 대한 자유롭지 않은 사고 등이 그들의 불확실한 미래에 대한 원인일 것이다. 인터넷과 스마트 폰의 보급으로 넘쳐나는 정보를 접할 수 있게 되었고 또한 그런 정보들의 활용이 무한경쟁시대로 돌입하게 만들었다. 나의 경우만 해도 연구자로서 어느 곳에서든지 실시간으로 논문과 보고서 등을 통해 현재 연구의 경향과 진행상황을 인지할 수 있다. 항공과 교통의 편리성은 세계 학회와 연구회로 손쉽게 사람들을 만나고 교류할 수 있게 도왔다. 정보기술, 과학기술의 발전으로 더 좋은 장비와 한층 발전된 연구 환경이 생각한 것들을 무엇이든지 구현할 수 있게까지 해준다. 얼핏 생각하면 참 좋은 시대에 살고 있다는 생각이 든다. 하지만 이는 독이 든 성배와 다름없다는 생각도 함께 스친다. 내가 생각한 것들은 남들도 생각할 수 있고 내가 구현 할 수 있는 것들은 역시 남들도 구현 할 수 있다는 점, 바로 이것이다. 나의 경쟁력은 절대적으로 높을 수 없고 경쟁력이 있다고 해도 영원이 보장할 수 없어서 항상 고민하며 준비해야 하는 분주한 삶을 끝없이 살아야 한다는 것이다. 이런 시대적 현상은 현재 개혁 중인 공무원 연금, 정년보장, 계약직/임시직 등 사회적 이슈를 비롯한 사회적 부의 불균형 문제와 함께 각 개인의 이슈까지 사람들을, 결국 우리 학생들을 짓누르고 있는 것이다. 이로 인해 미생이라는 드라마가 대중에게 진정성 있는 공감을 사고 땅콩회항과 같은 슈퍼갑의 횡포에 많은 국민들이 분노했다. 게다가 민생에 무관심한 정치인들에게 국민은 미래를 걸지 않고 있다. 나는 이런 것들이 우리 학생들의 고민 저 밑바닥에 깔려 시퍼렇게 멍든 청년을 만들고 있는 이 시대의 사회적 현상이라고 보고 있다. 한국에서 학부를 마치고 회사생활을 하다가 도피하여 박사학위를 받고 박사후 연구원을 하면서 미국에서 9년이란 시간을 보냈다. 그 시기에는 한국사회의 조급증과 강박증에서 벗어나 어떤 자유가 있었던 것 같다. 사회의 분위기가 그러할 뿐 아니라 좀 더 전원적인 주거환경이 나에게 여유를 주었던 같다. 많은 사람들이 집을 랜트하고 나도 역시 집을 살 필요를 느끼지 못했다. 대학 입학의 경쟁률이 세지 않아서 우리 아이들의 학업교육에 대한 투자도 크게 염두 하지 않았다. 가족과 좀 더 많은 시간을 보내고 내가 좋아하는 사람들과 함께 대화하고 연구를 하면서 같은 곳을 바라보는 동료와 친구와 함께하는 것만으로도 충분히 행복했다. 내 수준에서는 만족할 만한 삶이었다. 하지만 그랬던 나도 한국에 돌아와서 몇 년 동안 학교에 재직하면서 한국사회가 압박하고 있는 미래에 대한 불확실함을 새삼 다시 체험하는 중이다. 특히 학생들과의 면담시간이 우리 학생들의 고민을 공감하고 이해하면서 서로 격려하고 나아가 새로운 비전을 제시하여 같이 행복해 지고 싶다는 열정을 갖게 했다. 번민하는 학생들과 같이 고민하면서 몇 가지 결론 아닌 결론과 답 아닌 답을 소박하게나마 얻었다. 첫째, 먼 미래를 보고 고민하지 말고 하루, 하루에 충실하자. 학생들 대부분은 직장에서 오랜 시간을 버티면서 경제적으로, 시간적으로 좀 더 여유 있게 살고 싶어 하지만 현실은 그렇지 못해서 고민이라고 한다. 먼 미래에 일어나지 않은 일을 보고, 남들의 길에 나의 갈 길을 고정하여서 현실이 어두워 보이고 답답해 보인다는 말이다. 많은 명언에도 있지만 하루하루 삶을 소중한 선물로 받아야 한다. 선물은 기쁘고 감사하다. 선물 같은 오늘을 충실히 누리며 보내면 내일이라는 선물도 기대할 수 있지 않을까. 그러면 흔들리는 불안한 삶의 멀미에 머리가 아프지 않을 것이다. 둘째, 현실과 타협하지 않는, 남들과 다른 비전을 세우자. 첫 번째에서 미래에 대한 계획을 세우지 말라고 한 것은 아니다. 하루의 삶이 충실히 쌓여야지 미래를 기대하며 바라볼 수 있다. 미래에 대한 구상은 따로 시간을 내서 설계하는 투자를 해야 한다. 꼭 당부하는 말은 현실과 타협하는 비전과 목표를 세우지 않는 것. 돈, 명예, 집 등과 같은 현실적인 문제와 타협하면 비전은 쉽게 흔들린다. 경제가 안 좋아졌다고, 사람들이 배신했다고 해도 바뀌지 않는 것이 자신의 비전이다. 단 현실적인 문제와 타협하지 않는다 해도 비전에 대한 구체적이고 치밀한 계획은 꼭 필요하다. 남들과 차별되는 비전을 세워 나만의 독창적인 길을 만들어가자. 주변의 모든 친구가 한 목소리로 대학교수가 되겠다고 할 때 나의 비전은 다수의 목표에 군중처럼 몰려가서 세워진 피상적인 것이 아니어야 한다. 어떤 직업이 아니라 구체적이고 치밀하게 연구자로서의 비전을 계획하다보면 나중에 대학교수가 될 수도 있고 연구소의 연구원이 될 수도 있는 것 아닐까. 나는 이런 구체적인 계획으로 쌓인 비전을 품은 사람이 더 훌륭한 연구를 할 뿐 아니라 나중에 대학교뿐 아니라 어디에서든 함께 일하고 싶은 욕심을 갖게 하는 사람이라고 분명하게 말 할 수 있다. 비단 대학교수라는 비전만 해당하는 것이 아니다. 셋째, 개인의 비전과 조직의 비전, 국가의 비전이 하나가 되게 하자. 비전은 아이러니 하게도 혼자 계획하지만 혼자 이룰 수 없다. 조직의 한 사람으로써 비전을 세우고 달성한 사람은 그 공동체의 리더가 된다. 본인들이 가진 비전은 그들이 속한 조직의 비전과, 나아가 국가발전의 비전과도 같은 방향으로 나가야 한다. 살아가면서 나와 같은 비전을 가진 사람들을 만나고 함께 협동하며 소통하는 것은 상상하는 것보다 더 큰 행복이다. 예를 들어 성균관대에 재직하고 있는 나의 비전이 좋은 연구를 하는 것이라면 그 연구를 통한 학교의 발전과 국가경제의 발전은 하나가 되는 것이다. 아주 개인적, 이기적인 비전은 혼자 감당하고 성취해야 한다는 사실을 명심했으면 한다. 남들보다 좋은 집을 소유하겠다는 생각은 아주 사사로운 비전이라서 어떤 수단과 방법으로든, 극단적으로 불의와 불법으로 돈을 벌어도 그 한 사람에게는 비전을 이루는 것이기에 윤리적인 한계가 있을 수 있다. 그렇기에 조직과 국가는 개인적인 비전을 가진 사람이 많을수록 위험해 지는 것이 분명하다. 넷째, 실행하는 사람이 되자. 머릿속에서만 맴도는 아이디어들로 고민하지 말고 지금 당장 펜을 들어서 종이에 너의 비전과 꿈, 계획을 써라. 작은 것이라도 현실에서 바로 실행해야 한다. 특히 대학원 진학을 고민하는 학생들에게 이런 조언을 해주고 싶다. 고민하지 말고 교수님이나 선배님들을 찾아가서 진학상담을 받아라. 너 머리로 고민해 봤자 너 수준에서 답이 나온다. 후에 학부연구생이 되어 실험실에서 실행하면서 대학원을 통한 나의 미래가 설계될 수 있는지 직접 실행해보라고 조언한다. 만약에 실험실에서 생활해 보니 본인과 맞지 않다면 확실히 내가 가지 말아야 할 길을 찾았으니 답을 얻은 것이다. 그럼 그 고민은 끝났다. 다른 길을 빠르게 모색해야 한다. 많은 학생들이 고민하는 시간에 주저앉아서 보내느라 실행에는 소극적이다. 아주 투박하고 어쩌면 날 것의 말솜씨지만 후배이자 제자인 우리 학생들에게 진심어린 조언을 하고 싶었던 마음을 전한다. 마지막으로 많은 어려움들이 우리를 덮칠 거라고 두려워하지만 우리는 여전히 靑春(새싹이 돋는 봄철이라는 뜻으로, 스무 살 안팎의 젊은 나이 또는 그런 시절을 이르는 말)이다. 비가 오고 난 뒤 아름다운 무지개를 볼 수 있다. 여러분들이 가는 빗길에도 무지개는 반드시 떠오를 테니 우산 속에 갇혀 너의 무지개를 볼 기회를 놓치지 않기를. 젊으니까 뭐든지 할 수 있고 어디든지 갈 수 있다. 부럽다.
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- 작성일 2015-12-17
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