스마트 보청기를 이용한 다양한 정보 통신기기와의 연동. <자료=한국전기연구원 제공>스마트 보청기를 이용한 다양한 정보 통신기기와의 연동. <자료=한국전기연구원 제공>


국내 연구진이 무선통신을 지원하고 인공지능 환경 자동 인식이 가능한 '스마트 보청기' 핵심 기술을 개발했다. 

한국전기연구원(원장 박경엽)은 박영진 융복합의료기기연구센터 책임연구원팀이 무선충전, 스마트 기기 연동 등 ICT 기술을 접목한 '스마트 보청기(KERI-Smart Hearing Aid)' 핵심 기술을 개발, 음향제품 전문 기업에 기술이전 했다고 25일 밝혔다. 

난청은 고령에 따른 노인성 난청뿐만 아니라 이어폰을 통한 시끄러운 음악소리, 각종 소음 등에 노출되는 소음성 난청 등 다양하게 나타난다. 

난청 해결을 위해 보청기가 필수적이지만 기존 보청기는 복잡한 유통구조와 6개 해외업체 시장 장악 등으로 기기당 가격이 수 백만 원대에 달해 환자 부담이 많은 것이 현실이다. 

이에 연구팀은 전력을 적게 쓰면서 고성능 음성신호처리가 가능한 SoC(System on Chip)를 비롯해 MEMS 기반 방향성 마이크로폰 기술, 저전력 무선통신 기술을 이용한 스마트 기기와 연동, 배터리 교체가 필요 없는 비접촉 무선충전 기능을 개발했다. 

또 고도화된 초소형 패키지 기술과 저 전력 음성 칩셋 기술, 머신 러닝 기반의 다양하고 복잡한 생활환경 인식 기술 등도 활용해 고급 기능을 두루 갖추면서도 가격적인 문제도 해결할 수 있도록 했다. 

이번에 개발된 스마트보청기는 다른 IoT(사물인터넷) 기기나 스마트폰 등과 블루투스로 연동이 가능해 외부 기기를 통한 제어가 가능하다. 

전기연은 해당 기술을 국내 음향제품 전문 기업 '이엠텍'에 착수기술료 11억원을 받고 이전했다. 제품이 실제 시장에 판매돼 매출 실적이 발생하면 추가로 일정 비율을 로열티로 받는 조건이다. 

이엠텍은 이전받은 기술을 적용해 2020년 이내 국산화한 스마트 보청기 제품을 출시할 계획이다. 

박영진 연구원은 "스마트 보청기 핵심기술 개발로 보청기 제품의 대외 의존도를 개선하고 글로벌 청각보조기기 관련 시장에 진출할 수 있는 발판을 마련했다"며 "스마트 보청기가 성공적으로 상용화될 수 있도록 기술이전업체와 지속적인 기술교류를 할 계획"이라고 말했다. 


박은희 대덕넷 기자 kugu99@hellodd.com

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#1 

KIST가 여름방학을 맞아 특별한 캠프를 개최했습니다.

고등학생을 초대해 약 2주간 'KIST 고교생 사이언스캠프'를 개최한 것이죠. (7월 24일~8월 4일)


 

#2 

사전접수를 통해 선발된 학생들은 40여 명. 

이들은 ▲신경교세포연구단 ▲환경복지연구단 ▲스핀융합연구단 ▲물질구조제어연구센터 ▲특성분석센터 등 총 5개 연구단에서 다양한 활동을 펼쳤습니다.



#3

캠프를 위해 적극 나선 사람들은 연구자들입니다.

단순 견학과 강연식 프로그램에서 벗어나 연구자들이 직접 강의하고 토론하며, 과학도들의 진로 전반에 대한 멘토 역할을 했습니다.



#4

"평소에 보기 어려운 장비들로 직접 실험하니 너무 즐거워요!"

실제 연구자들이 사용하는 연구장비로 실험해보는 시간.

과학자로서 후배들에게 해주고 싶은 조언 등.

 

과학자들과 2주 동안 함께 시간을 보내며 예비 과학도들의 궁금한 점을 긁어주기도 했습니다. 



#5

'중학생을 위한 캠프는 없나요?' 


KIST는 8월 10일부터 11일까지 'KIST 중학생 사이언스 캠프’도 개최했습니다.


사회현안에 관련된 과학기술을 주제로 한 강연도 듣고, 이에 대한 실습과 토의를 진행했습니다.



#6

'사이언스 캠프 진짜 도움 됐을까?' 


Q. '캠프 참가가 진로, 진학 선택과정에 도움이 됐다'

96.6% 긍정적인 평가. 


Q. '캠프의 참가를 후배에게 추천하고 싶은가?'

100% 그렇다 응답. 


지난 3년간 사이언스캠프에 참가한 학생들을 대상으로 추적 조사한 결과 108명의 학생 중 다수가 국내 외 관련 학과로 진학한 것으로 조사됐습니다. 



#7

"일반고 학생들에게 이런 기회는 흔치 않은데, 실제 연구자분들과 소통하며 여러 실험을 할 수 있어서 좋았습니다. 화장품 연구원의 꿈을 이루기 위해 앞으로 더 열심히 노력하겠습니다."(호평고 장재희 학생) 


"실생활에서 접하기 어려운 장비들을 활용할 수 있어 좋았어요. 과학자들의 생생한 연구현장을 직접 보면서 진로설정에 많은 도움이 됐습니다. 특히 과학자로서 잊어선 안 되는 자질 등 생생한 조언은 앞으로 진로를 결정하는데 큰 도움이 될 것 같습니다."(영동고 최진석 학생) 



#8

"과학자를 꿈꾸는 청소년 모두를 환영합니다." 


KIST는 진로 선택을 위해 다양한 경험이 필요한 학생들에게 과학기술을 재밌게 알리고 과학에 대한 관심과 자질을 계발할 수 있도록 다양한 프로그램을 무료로 진행하고 있습니다. 


앞으로도 과학 꿈나무들에 대한 육성과 지원을 아끼지 않겠습니다.

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1

"봄 봄 봄 봄이 왔어요" 봄맞이 춘계 체육대회

연구소 개성 살린 '놀이문화' 여기 있지~


2

지난 5월 12일 '춘계 부서별 체육대회'가 열렸습니다.

이번 체육대회는 내부역량 결집 및 소통증진이 목적으로, 단체전이 아닌 연구부서별 행사로 마련됐습니다.


▲자전거 라이딩 ▲등산 ▲걷기 ▲대청소 등 개성을 살린 체육대회 현장! 사진으로 함께 감상하세요!


3

[뇌과학연구소/기술정책연구소-팔당호에서 자전거 타기]

하이킹하기 딱 좋은 날씨~ 봄바람 맞으며 스피드를 즐겨요~


4

[차세대반도체연구소-수원 화성행궁 걷기대회]

행궁은 왕이 지방에 거동할 때 임시로 머물던 별장 같은 곳입니다.

화성행궁은 규모나 기능 면에서 단연 으뜸으로 뽑히는 대표적인 행궁이래요~


5

[미래융합기술연구본부-인왕산 등산]

인왕산에는 서울 외곽에 쌓았던 성곽이 남아있죠!


6

[국가기반기술연구본부-실험실 환경정리/대청소]

반짝반짝 빛나는 실험실~ 묵은 때를 벗겨라! 


7

[융합정책연구센터- 창덕궁 후원 고궁 방문]

창덕궁 후원은 조선왕궁의 놀이·잔치 장소로 활용된 대표적 유적입니다.

1997년 유네스코 세계문화유산으로도 지정됐어요~ 


8

[강릉분원-축구·뗏목 타기 등 체육활동]

*에너지 넘치는 강릉분원! 체육활동으로 체력단련!


9

한마음 한뜻으로 함께한 우리!

올가을 '추계종합체육대회'도 기대해봅니다!

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화석연료 NO! 자연으로부터 고부가가치 제품 생산기반 준비

민병권 센터장 “고위험 고수익 연구...국가대표 연구팀 구성해 도전할 것”



페트병, 기저귀, 페인트, 전자제품, 건축재, 비료 등 우리는 많은 제품을 화석연료로부터 얻는다. 가령 우리가 자주 쓰는 페트병은 석탄가스화→에틸렌 옥사이드(ethylene oxide)→에틸렌글리콜(ethylene glycol)이라는 과정을 거치는데, 이를 위해 화석연료를 통한 열 화학반응이 중요하다.

 

비료를 대량생산하는 것도 마찬가지다. 농업혁명을 가져온 질소비료 합성의 핵심인 암모니아를 대량 제조하는 방법(하버-보슈법)도 500℃의 온도와 300bar에 해당하는 압력을 만들기 위해 화석연료를 사용한다. 하버-보슈법이 만들어진지 100년이 지났지만 지금도 이 방법을 계속 쓰고 있다.

 

화석연료는 인류에게 가장 큰 선물이지만 동전의 양면처럼 쓸수록 지구를 병들게 만든다. 화석연료 기반 에너지소비에서 배출되는 온실가스가 환경오염의 주범으로 꼽히고 있기 때문이다. 또 언제 고갈될지 모르기 때문에 대체에너지가 시급하다. 많은 선진국이 화석연료 사용을 줄이기 위해 미래 에너지개발에 박차를 가는 이유이기도 하다.

 

굴뚝의 이산화탄소+물+전기반응으로 ‘페트병’ 만든다

 

화석연료가 축소화, 혹은 고갈되면 인류의 일상 생활제품은 어떻게 만들어야할까. 자연으로부터 무한대로 얻을 수 있는 태양에너지·공기·물을 통해 화학제품의 원료를 얻고, 전기화학반응으로 화학연료 제품을 만들 계획을 밝힌 과학자가 있다. 민병권 KIST 청정에너지연구센터 센터장이다. 그는 이 기술에 'e-케미컬'이라는 이름을 붙였다. e는 전자(일렉트론, electron)의 약자다.

 

화석연료 대신 공기와 물, 태양에너지 등을 통해 전기화학적 방법으로 고부가가치 화학원료 및 화학제품을 만드는 기술은 얼핏 연금술을 연상케 하지만 허무맹랑하지 않다.


e-케미컬 연구가 이뤄질 연구실 및 연구성과들.

극소량이지만 질소비료 합성의 핵심인 질소화합물도 충분히 자연에서 얻을 수 있기 때문이다. 번개가 칠 때 그 에너지에 의해 질소분자가 깨지면서 질소화합물이 생성되는 것이 한 예다. 이런 자연현상을 태양광에서 얻은 에너지를 이용한 전기화학반응을 통해 인위적으로 구현함으로써 화석연료 없이 화학제품원료를 만들어낼 수 있다는 것이 기본 아이디어다. 그는 “공기나 물 등 자연의 원료는 가장 안정하다. 이런 것을 불안정하게 깨주는 것이 핵심”이라고 설명했다.

 

완제품 생산은 아니지만 페트병을 만드는 중간 단계인 에틸렌글리콜을 만드는 것은 전기화학반응을 통해 가능한 것으로 이미 알려진 기술이다. 민 센터장에 따르면 질소 분자를 깨서 암모니아를 만드는 것처럼, 페트병도 굴뚝에서 나오는 이산화탄소를 가져다가 물과 전기의 반응으로 만들 수 있을 것으로 기대된다.

 

그는 "화석연료로 고온 환경을 만들지 않아도 이러한 반응으로 페트병 전 단계인 에틸렌글리콜을 추가 단계 없이 만들 수 있어 개발 스텝을 줄일 수 있는 장점이 있다며 "실온에서도 반응이 가능하기 때문에 에너지 소비가 적다는 장점이 있다"고 설명했다.

 

민 센터장이 e-케미컬을 강조하는 이유는 지난 연구와도 관계가 있다. 그는 그동안 연구를 통해 태양빛과 물, 이산화탄소를 통해 자연의 광합성을 모방한 인공광합성 디바이스 기술을 개발하여 이산화탄소로부터 고부가가치 화학원료를 생산하거나, 선택적으로 이산화탄소를 일산화탄소로 전환해 고효율 촉매를 만드는 기술을 개발하는 등 e-케미컬의 가능성을 엿봤다.


민 센터장은 "알데하이드까지는 아니지만 이산화탄소를 가지고 알데하이드와 유사한 C1을 만드는 촉매 연구 등은 오랫동안 해왔다. 지금까지 자연으로부터 얻은 재료로 완제품을 만든다는 개념이 없었을 뿐"이라며 "우리는 자연을 원료로 에너지를 만들고 이를 통해 최종 화학제품의 핵심원료를 만드는 것을 목표로 연구를 구상 중"이라고 설명했다.


e-케미컬 연구를 함께 할 연료전지팀 연구실 모습.

민병권 센터장은 화학원료를 대량 생산하는 인공광합성 시스템을 개발하는 등 e-케미컬 연구의 가능성을 오랜 연구를 통해 엿봤다. 사진은 일체형 자가구동 인공광합성 디바이스 시스템.

 

‘6년 프로젝트‘ 가동 “국가대표 연구팀과 함께 연구 추진”

 

민 센터장은 'e-케미컬' 아이디어를 10여년 전부터 구상하고 실현하기 위한 기반을 쌓았다. KIST가 내부 연구자들을 대상으로 융합연구 아이디어를 선정해 포상하는 오디션 이벤트 'KIST 파이오니어쉽'에서도 해당 아이디어를 제시해 내부 연구자들의 공감대를 형성했다.

 

또 실용적인 촉매 개발과 반응기 시스템 구현과 더불어 촉매 현상 및 반응 메커니즘을 연구하는 기초과학분야도 함께 추진하는 만큼 해당 연구주제를 잘 이해하고 있는 내외부 연구자들과의 활발한 커뮤니케이션을 하기 위해 '인공광합성연구회'도 조직해 운영 중이다. 올 봄에 KIST에서 열린 첫 심포지엄에는 관계자 100여명이 참가하는 등 성황을 이뤘다. 


 

본격적인 연구프로젝트로 구현하기 위한 기반도 대략 마련된 상황이다. 내년 연구과제 추진이 확정되면 이를 기반으로 6년 프로젝트 연구를 시작할 계획이다.

 

그는 해당기술을 통해 노트북과 같은 전자제품 케이스와 건축물 재료로 많이 사용하는 플라스틱물질과 비료를 만드는 새로운 공정 등 다양한 연구가 가능할 것으로 기대했다.

 

그는 "지금까지 우리는 화석연료를 통해 살아왔지만 언제 없어질지 모른다. 결국 자연으로부터 오는 에너지와 원료를 활용해야 한다는 것"이라며 "별도 저장하지 않고도 태양에너지를 그대로 받아 쓸 수 있도록 하는 것이 우리의 생각이다. 해당기술이 개발되면 우리나라의 제2화학 산업 등 새로운 성장동력을 가질 수 있을 것"이라고 말했다.

 

이어 민 센터장은 "신재생에너지 정책은 우리나라뿐 아니라 전 세계적으로 제시하고 있는 방향이다. 변화에 발맞춰 화학제품원료를 만드는 새로운 방법은 꼭 필요할 것"이라며 "하이리스크 하이리턴 연구인만큼 다양한 백그라운드의 연구자가 모여 있는 KIST가 꼭 해야 하는 일이라고 생각한다. 촉매개발 뿐 아니라 반응기연구도 중요한 만큼 KIST의 연료전지팀과 원내외 전문가들과 함께 국가대표 연구팀을 만들어 연구를 추진할 것"이라고 강조했다.







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따뜻한 선행, KIST가 함께하겠습니다.


연간 20,000,000원 이상

참가자 350여명


KIST 직원들이 자발적으로 모으고 있는 '사랑의 계좌'입니다.


연봉 1% 기부

매월 1천 원~5만 원 자유기부 등


자발적 나눔 활동비를 모은 지도 수년이 지났습니다.


-지역 내 소외계층 연탄과 등유 배달

-희망 book 나누기

-1318 희망 러브하우스 (주거환경 개선)

-희망물품나누기

-가정의 달 성북 드림놀이터

-Cool Summer (여름나기 키트전달)

-한가위 한마당

-나눔 바자회

-밥 퍼 나눔


사회공헌활동비는 성북구 내 복지기관과 연계해 다양한 나눔 활동비로 활용


기금 지원뿐 아니라 봉사활동 병행


30여 명 자발적 '지역사회 공헌활동참여


KIST 문화경영팀을 중심으로 다양한 사회공헌활동을 진행 중입니다.


Q.가장 기억에 남는 활동은 무엇인가요?


A. "노력봉사가 체력을 필요로 하기 때문에 힘은 들지만, 기억에도 많이 남습니다. ‘밥 퍼 나눔은 청량리 굴다리 밑에서 최일도 목사님이 노숙자들을 위해 라면을 끓이던 것을 시작으로 수년째 진행되고 있어요. 오전부터 재료를 다듬어 음식을 조리해 대접하는데 봉사자들에게도 이웃들에게도 가장 만족도가 높은 프로그램이기도 합니다." (문화경영팀 정인숙 선생님)


미사용 장비 개도국 지원, 해외봉사, 다문화가정 결혼식 지원 등

KIST 문화경영팀은 우리 사회 전반에 필요한 활동을 고민, 다양한 사회공헌활동을 추진하고 있습니다.


그러나 가장 좋은 사회공헌활동은 '꾸준함'이란 것을 알기에

이웃들을 다시 찾아뵙고 이야기를 나눌 수 있는 한결같은 활동에 초점을 맞추고 있습니다.


사회공헌활동은 나에게 있어 ( 감사의 현장 )이다. 녹색도시기술연구소 권순철 박사님

사회공헌활동은 나에게 있어 ( 최고의 가르침! )이다. 건설운영팀 최승원 선생님

사회공헌활동은 나에게 있어 ( 힐링 )이다. 정보통신팀 남승우 선생님

사회공헌활동은 나에게 있어 (가장 보람된 일 )이다. 홍보팀 임두리 선생님

"사회공헌활동은 KIST가 마땅히 해야 하는 일입니다." 문화경영팀 정인숙 선생님


"내년에도 또 올 거지?"


우리 주변에는 크지는 않지만 따뜻한 손길을 기다리고 있는 이웃이 많습니다.

작지만 따뜻한 선행, KIST가 함께 하겠습니다.


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- KIST 권익찬, 김광명 박사 약리학 및 독성학 분야 3년 연속 선정 -

- 2016년 선정자 중 정부출연(연) 유일하게 KIST 연구자 2명 선정 -




한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 21일(수) 의공학연구소 권익찬 소장, 김광명 박사가 3년 연속 세계 상위 1% 연구자로 선정됐다고 밝혔다. 


최근 톰슨 로이터(Thomson Reuters)는 2004년부터 2014년까지 발표된 총 21개 분야 논문 가운데 128,887편의 논문을 분석해 전 세계에서 ‘논문의 피인용 횟수가 많은 연구자(Highly Cited Researchers)’ 3,200여 명을 선정했다. 이 가운데 약리학 및 독성학(Pharmacology & Toxicology) 분야에서 KIST 권익찬 박사, 김광명 박사가 3년 연속 선정되었다고 발표했다. 


2016년에 선정된 국내 연구자(외국인 1명 포함) 26명 중 3년 연속 선정자는 13명에 불과한데, 상기 두 연구자는 정부출연(연) 중 유일하게 3년 연속 선정되는 쾌거를 거뒀다.


‘노벨상에 근접한 연구자들’이라는 평을 받는 이번 발표는 톰슨 로이터가 웹 오브 사이언스(Web of Science) 데이터베이스를 활용해 매년 전 세계 연구자들이 발표한 논문들의 피인용 횟수를 전 학문 분야에 걸쳐 조사한다. 매년 세계 수준의 연구력을 인정받는 상위 1% 이내에 속한 연구자(Highly Cited Researchers)를 선정해 발표하고 있다. 

 

 

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EBN

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연합뉴스

브릿지경제

아주경제

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동아일보 

 

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안녕하세요! KIST 서포터즈 4기 조규철, 박지은입니다. 저희의 마지막 인터뷰는 뇌과학 연구의 허브, 치매DTC융합연구단의 박기덕 박사님입니다! DTC란 Diagnosis-Treatment-Care로 치매에 대한 조기예측과 치료제의 개발을 통한 더 나은 삶을 살 수 있도록 연구를 하는 곳이라 하는데요. 생소할 수도 있지만 고령사회에 대비한 연구가 진행되고 있는 치매DTC 융합연구단이 어떤곳인지 자세히 알아보도록 하겠습니다.

 

Q1. 안녕하세요! 박사님님의 짧은 자기소개 부탁드립니다.
저는 키스트 책임연구원 박기덕이라고 합니다. 원래는 4년 정도 뇌의약연구단에서 일하다가 이번 해에 치매DTC 연구단에서 연구를 하게 되었습니다.

 

Q2. 뇌과학연구소의 뇌의약 연구단에서도 뇌질환에 관련된 연구를 하는 것으로 알고 있는데요. 특별하게 치매에 대한 DTC 융합연구단이 있는 이유는 무엇인가요? 또한 치매DTC융합연구단에 대한 간단한 소개 부탁드립니다!
뇌의약연구단에서는 다양한 뇌 질환에 대한 치료물질과 기전연구를 하고 있어요.  그런데 일반적인 뇌 질환과는 다르게 퇴행성 뇌 질환인 치매는 치료뿐만 아니라 다른 것들도 상당히 중요해요. 먼저 빠른 진단이 필요하고, 아직 치매에 대한 기전이 밝혀지지 않았기 때문에 기전에 대한 연구와 치료제도 개발해야 해요. 그런데 치료를 하면서도 완치가 어려워서 치매환자들은 다른 질환의 환자들보다 케어를 필요로 하는 사회문제 해결형의 대표적 질환이에요.  이런 것들이 토탈 시스템으로 해결해야 하기 때문에 요소마다 여러 가지 기술들이 융합될 필요가 있고, 따라서 다양한 정부출연연구원들이 한 곳에 모여서 융합연구를 하고 있어요. 저희는 한국과학기술연구원, 한국과학기술정보연구원, 한국생명공학연구원, 한국한의학연구원이 함께 하고 있습니다.

 

Q3. 치매의 원인은 단순히 고령화와 관련된 문제인가요?

아직 치매는 명확한 원인을 몰라요. 2~3%는 유전적으로 발병한다고 알려져 있고, 대부분은 고령화에 따라 발병해요. 현재까지 연구된 병인은, 고령화에 따라 뇌 안의 베타아밀로이드 단백질이 많이 생성되면서 뭉치게 돼고 그로 인해 신경세포가 죽게 되어 인지기능, 공간기억력이 안 좋아지게 된다고 알려져 있어요.  하지만 이 단백질이 뭉치는 이유가 원인인지 결과론적인 것인지 조차도 아직 명확하지는 않아요. 최근의 많은 연구들에서 다양한 원인들이 제시되고 있고, 이러한 원인들이 고령화로 인해 치매로 이어질 가능성이 높아지겠죠.

 

Q4. 아직 치매에 대한 치료제가 없는 걸로 알고 있는데요.  치료물질은 어떤 방식으로 연구가 되는지와 미래에는 치매가 예방과 완치가 가능한 질병이 될 수 있는지 궁금합니다.

완치가 가능할지 저 또한 알고 싶은 질문인데요. 치료제가 없는 이유는 원인을 정확하게 모르기 때문이에요.  많이 연구는 하지만 정확한 원인을 모르기 때문에 치료물질을 찾는 방식은 베타아밀로이드가 많이 생성되는 유전자 조작 치매 동물모델을 이용해서 약물의 효능을 검증합니다.  베타아밀로이드가 축적된 상태로 행동 실험을 하면 치매환자처럼 기억력이 떨어져 있고 인지기능이 떨어져 있어요.  예를 들어 보통의 쥐 같은 경우 어떤 특정한 공간에 들어오게 되면 전기적인 shock을 주어 반복학습을 통해 기억 하게 되고 그 공간에 들어오지 않는 데에 반해 치매 동물모델 쥐들은 금방 잊어버리고 들어오게 됩니다.
그 쥐에 약을 일주일 또는 한 달 동안 처리해서 보통의 쥐들과 비슷한 행동을 보이면 효과가 있는 것이죠.

이렇게 현재는 기전이 명확하지 않기 때문에 치매동물모델로 인지기능을 측정할 수 있는 행동실험을 통해 효능이 있는 물질을 찾아내고 있어요.  요즘엔 많은 연구자가 동물모델 이나 치매환자의 임상시료를 이용해서 확실한 치료기전을 찾기 위해 노력하고 있어요. 확실한 기전이 찾아지면 치매의 진행을 지연시키거나 인지기능을 향상시키는 치료제가 나올 것으로 기대합니다.

 

Q5. 박사님께서 연구하신 ‘도파민 생성 신경세포를 보호하는 후보물질 개발’에 관한 기사를 보았는데요. 기존의 치료물질에 비교해서 발전된 부분과 그 물질이 어떤 원리로 몸에 작용하는지 궁금합니다.
예전에 치매에 대해 연구를 하기 전에는 파킨슨병에 대해 연구를 했어요.  파킨슨병은 뇌에서 신경전달물질인 도파민이 점점 없어지면서 생기는 병인데요.  도파민을 생성해내는 신경세포가 죽으면 운동능력이 점점 떨어지면서 떨거나 걷지를 잘못해요.  그래서 기존의 대표적인 파킨슨병 치료제는 도파민이며 이는 전구체인 L-도파라는 물질입니다.  물질을 넣어주면 뇌에 들어가서 우리 몸의 엔자임에 의해서 도파민이 생성되죠. 도파민을 넣어주는 거나 마찬가지인 아주 간단한 치료법이에요.  또 다른 치료법은 도파민을 대사시키는 엔자임을 억제해서 뇌의 도파민 양을 유지시켜주는 방법이 있어요.
제가 한 연구는 기존의 치료약물과 다르게 도파민을 만들어주는 도파민성 신경세포를 보호함으로써 파킨슨병의 원인인 신경세포 사멸을 막고 도파민 양을 유지시켜주는 것이죠.

 

Q6. 치매는 옛날부터 있던 질병인데 다른 질병에 비해 치료제 개발이 어려운 이유는 무엇인가요?
세 가지로 이야기할 수 있어요.
1. 병의 원인을 정확히 모르기 때문입니다. 어떤 것을 타겟으로 해야 하는지 명확하지 않기 때문이죠.
2. 치료제를 개발하기 위해서는 이 치료제가 효능이 좋은지 테스트를 해봐야 하는데 기존의 질병과는 다르게 치매 동물모델은 오랜기간(5~10개월)을 키워야 병증이 생겨요.  치료물질 하나를 만들어서 테스트하기 위해서는 동물을 오랫동안 키워야 하는데 중간에 동물이 죽기도 하다 보니 여러 개를 빨리 테스트할 수가 없어요. 또 동물도 비싸고 시간이 오래 걸리다보니 어려움이 있죠.
3. 동물 실험을 통해서 좋은 후보물질을 찾으면 임상시험을 해봐야 하는데 암 환자 같은 경우는 환자 수도 많고 심각한 경우가 많다 보니 임상 지원자가 많은데 치매의 경우는 임상시험을 하기가 매우 힘들어요.  또 보통 질병의 임상시험 기간에 비해 치매는 2년이상 계속 추적해야 하다 보니 임상시험이 상당히 힘듭니다. 그래서 국내에서는 임상시험이 매우 어렵고 해외에서도 글로벌제약회사에서 주로 진행됩니다.

 

Q7. 세계적으로도 고령사회가 진행됨에 따라 치매에 대한 치료제 연구가 활발히 진행되고 있을 것 같은데요. 어느 정도 수준까지 개발이 되었나요?

세계적으로 고령화 사회가 되면서 치매는 심각한 사회문제이고, 따라서 많은 연구자와 글로벌제약회사에서 뛰어들어서 연구가 활발히 진행되고 있어요.  예전에도 꾸준히 치료제 개발을 해왔지만 대부분이 실패했어요. 치료타깃이 잘못되었거나 또는 임상연구에서 스케줄이나 환자군 선택에서 문제점을 찾을 수 있어요.  그러다 보니 최근에는 이전의 약물로 초기 치매 환자를 대상으로 인지기능을 개선시키거나 병의 진행을 지연시키는지 다시 임상시험을 진행하는 경우도 있어요.  완치는 어려울 수도 있지만 5년만 지연되어도 사회적 비용은 충분히 줄어들 수 있거든요.  그리고 다양한 약물들이 임상시험이 진행되고 있으니 곧 FDA 승인 약물이 나오지 않을까 기대하고 있어요.

 

Q8.사실 치매에 관련된 연구원을 한다는 것은 생소하다는 느낌이 들 수도 있을 것 같은데요. 치매 DTC 융합 연구단에 들어오신 계기가 궁금합니다.

저는 다양한 뇌 질환에 대한 치료제 개발 및 기전연구를 하는데요.  치료약물개발이 주된 업무예요.  다양한 뇌 질환의 치료제 개발 연구를 하던 중 알츠하이머성 동물모델에 효과가 좋은 약물 후보물질이 나왔고, 그 약물이 기전도 명학하고 치매 동물모델에서 효능이 월등하게 뛰어났어요.  이 약물을 약으로 개발하기 위해서 약물 최적화와 전임상 시험등의 집중적인 연구가 필요했고, 이를 위해 치매 DTC 융합연구단에 들어와서 임상후보물질 도출을 목표로 연구를 진행하고 있습니다.   

 

Q9. 이곳의 연구원이 되기까지, 또 연구원의 삶을 선택하신 과정이 궁금합니다.
사실 연구원이 원래 꿈은 아니었어요.  대학원을 가서 박사과정을 거쳐 전문연구 요원을 하면서 연구가 상당히 재밌고 잘 맞는 것 같아 해외에서 심도있게 해봐야겠다라는 생각으로 UNC약대에서 포닥으로 연구를 했어요.  그때 뇌전증(간질)의 치료제 개발과, 타겟규명에 대한 연구를 했는데 그때 뇌질환에 대한 재미가 생겼고, 치료제 개발에 대한 관심이 생겼어요.  5년 동안 좋은 연구기법에 대해서 습득할 수 있었고, 국내에 들어와서 뇌질환 연구에 집중하고 싶었어요. 또한 뇌질환 연구를 꿈꾸는 학생연구자를 키우고 싶다는 생각이 들었어요. 그래서 KIST의 연구원이 되었죠.

 

Q10. KIST에서 진행한 가장 인상 깊은 연구는 무엇이었나요?
처음으로 선정된 과제가 시신경척수염 치료제 개발 연구였는데요.  처음이다 보니 가장 힘들었고, 가장 기억에 남는 연구에요.  시신경척수염은 재발률이 높고 사망률이 50%가 넘는 희귀질환이에요 미국사람들보다 아시아 사람이 많이 걸리는 질병이어서 아시아에서 많은 연구를 할 필요가 있었어요.  실제 환자 시료로부터 효능을 평가할 수 있는 시스템을 구축하고 치료물질을 개발하다 보니 어려움도 많았지만, 그 만큼 좋은 연구결과를 많이 얻을 수 있어서  기억에 남습니다

 

Q11. 박사님처럼 미래의 사람들의 삶을 더욱 풍요롭게 만들 수 있는 연구원의 꿈을 가진 친구들에게 필요한 역량은 무엇이 있을까요?

연구실에 학생들에게도 항상 얘기하는 것인데요.  자신에 대한 신뢰와 자신감이 중요하다고 생각해요.  오랜기간의 연구수련 중간에 시련, 좌절을 겪으면서 포기하는 사람들도 있는데요. 실패를 통해 배움으로써 훨씬 더 좋은 연구결과를 낼 수 있다는 자신감을 가지는 것이 중요해요연구 수련동안 실패했던 연구 하나하나가 나중에 본인의 연구를 진행할 때 자기 자산이 되는 것 같아요.

연구원뿐만 아니라 모든 학생이 자신의 분야에 포기하지 않고 나를 믿는 것, 할 수 있다 라는 자신감이 가장 필요한 것 같아요.

 


 

 

 

 

 

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손동작 인식기술 1세대 과학자 임화섭 박사, 3차원 양손 인식기술 개발

3D 예술 및 교육 활동 등…활용 무궁무진


한 과학자 실험실에 미술 스케치 도구가 즐비하다. 책장에는 비너스, 아그리파, 로댕 등 석고상도 보인다. 과학자 책상에 미술도구라니 조금은 아이러니하지만 국내 손동작 인식 1세대 과학자인 임화섭 KIST 영상미디어연구단 박사에게 석고상과 손모형은 무엇보다 중요한 연구재료다.

 

"수천가지 다양한 손동작 데이터베이스를 활용해 가상의 공간에서 조형물을 만들 수 있도록 연구개발 중입니다. 손가락 모형을 깊이카메라로 촬영하며 자주 테스트하고 있어요. 가상공간 속 조형물을 점토 만지듯 형태 변형이 가능한데, 이 석고상들을 3D 모델링했죠."

 

3D 모델링과 트랙킹 연구, 깊이카메라 등을 오랫동안 연구해온 임 박사는 최근 비접촉식 3차원 양손인식기술을 개발했다. 비접촉식 3차원 양손인식기술은 컴퓨터가 카메라를 통해 사람의 양 손을 인식하는 기술로 마우스나 터치 없이 화면에서 실제 조형작업이 가능하다.

 



임 박사의 실험실에 들어가자 연구원이 컴퓨터 모니터 앞에 서 아무런 장치 없이 양손을 이용해 모니터 속 조형물을 당기고 늘리고 있다. 그러자 실시간으로 3D 조형물 조형이 가능했다. 이 조형물은 3D 프린팅 기술과 연결해 프린터도 가능하다.

 

이 기술은 영화 아이언맨이나 마이너리티리포트에 나오는 공중 터치기술로도 활용 가능하며 HMD(Head mounted Display)를 통해 보이는 가상공간의 화면조작도 가능하다. 손동작을 정보를 원거리에 있는 로봇에게 전달하면 먼 미래 원격수술 등 의료분야에도 활용 가능할 것으로 기대된다.

 

해당 기술은 '클레이박스(Claybox)'라는 이름으로 '레드닷 커뮤니케이션 디자인 어워드 2016'에 출품되기도 했다. 어린이들이 몸동작과 손가락 움직임으로 가상 점토를 만지듯 3D 모델링 가능한 기술로 유승현 고려대 박사팀이 디자인을, 임 박사가 소프트웨어 기술을 지원했다. 클레이박스는 차세대 디자이너에게 수여하는 '레드닷 주니어 어워드'를 수상했다.

 

임 박사는 "고려대와 논의해 기술을 더욱 정교하게 업그레이드 시켜 아이들 교육용으로 개발하려고 준비 중"이라고 말했다.






컴퓨터가 인식하는 손의 비밀? "보유한 손동작데이터만 수천가지죠"


허공의 손짓만으로 화면의 조형작업이 가능한 기술의 핵심은 '빠르고 정확한 3D 모델링'이다. 깊이카메라가 사용자 손 모양을 삼차원으로 촬영해 유사한 3D 손가락 모델을 빠르고 정확하게 3D모델로 변환, 컴퓨터 속 조형물을 점토를 만지듯 변형하는 것이다.

 

그는 "깊이 카메라가 손의 형상정보를 가져와 사용자가 취한 손 모양을 3D모델로 표현한다. 이후 가상물체와의 물체간 충돌을 계산해 조형물 형태에 변화를 준다"면서 "1cm 이하의 오차수준으로 손동작 인식이 가능하다"고 설명했다.

 

임 박사는 사람마다 손 크기와 동작들이 다른 점을 고려해 조형에 필요한 주요 손동작들을 추리는 작업을 진행했다. 주변 연구자부터 시작해 예술가와 도예가 등 손동작을 참고해 공통적인 손동작을 골라냈다. 추려낸 손동작 데이터베이스만 수천가지다.

 

이같은 과정은 1미터의 거리에서도 손동작을 인식할 수 있으며 실시간 처리가 가능한 기술개발로 이어졌다. 해당 기술은 지난 3월 대기업에 이전돼 상용화를 준비 중에 있다. 자동차 업계에서도 해당기술에 관심을 갖고 있어 접촉 중이다. 

 

임 박사의 기술은 손동작 뿐만 아니라 사람의 다리, 몸통, 팔의 움직임과 표정까지 읽어내는 기술로도 활용 가능하다. 현재 그는 태블릿에서 사람형태의 캐릭터를 그리면 자동으로 인식해 애니메이션이 가능하도록 3D모델로 변환해주는 프로그램도 개발하고 있다.

 

표정도 마찬가지로 컴퓨터 속 캐릭터가 마치 살아있는 것처럼 내 입모양과 표정을 따라하는 애니메이션 기술도 함께 연구하고 있다.




 

"손동작기술, 세계적 일부 연구소만 보유하고 있어"

 

“2011년부터 동작인식기술이 나오기 시작했지만 신체동작을 인식할 뿐 세세한 부분까지 인식하는 기술이 없었습니다. 차세대 인터렉션(interaction, 상호작용)기술은 손동작 인식에서 시작될 것이라 생각해 도전하게 됐습니다.”

 

임 박사가 해당 연구를 시작했을 당시만 해도 마이크로소프트가 키넥트(별도의 컨트롤러 없이 사람의 신체와 음성을 감지해 TV 화면 안에 그대로 반영하는 동작 인식게임)를 출시하는 등 동작 인식기술 개발을 하고 있었을 뿐 손가락 인식기술은 거의 전무했다. 지금도 구글과 애플 등 IT 대기업과 세계적인 연구소에서만 관련기술을 개발하고 있는 상황이다.



그는 이 기술을 교육과 예술 분야를 비롯해 노인 케어 실버로봇서비스에도 활용할 수 있도록 개발을 확대해 나갈 예정이다.

 

그는 "노인분들이 거동은 불편하지만 손은 비교적 자유롭게 쓸 수 있다. 지금은 로봇이 손동작을 제대로 인식하지 못해 사용자가 원하는 물건을 가져다주는 것이 어렵지만 우리 기술을 활용해 손 방향을 제대로 인식할 수 있게 만들려고 한다"고 말했다.

 

임 박사는 "손은 의사 표현할 때 중요한 요소다. 노인분들이 편하게 기계를 다루도록, 또 기기 간 인터랙션이 더 잘 되도록 연구할 것"이라며 "먼 미래에는 재난 현장이나 인간이 직접 작업하기 어려운 곳에서 원격작업이 가능한 로봇을 개발할 수 있을 것으로 기대된다. 전체를 다 만들기는 어렵지만 오른쪽 팔을 만들어볼 계획"이라고 포부를 밝혔다.

 

손동작 인식과 애니메이션 기술 등을 연구하는 그는 유튜브를 통해 다양한 연구성과를 소개 중이다. 동영상 확인은 해당 링크에서 확인 가능하다.







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  1. 이재훈 2017.06.28 16:02 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    화섭. 반갑구만. 재미난 연구하고 있네~~



KIST 계산과학연구센터 이광렬 박사, 소재부터 신약까지 웹상 가상실험실 개발

“누구든 활용가능 계산과학 환경 만들 것”

 

물리, 화학, 생물, 공학 등 다양한 연구분야를 망라할 수 있는 연구실. 비이커나 화학제품, 배양기 등이 놓여있을 것이란 예상과 달리 이 실험실에서 필요한 것은 '컴퓨터' 뿐이다. 컴퓨터로 다양한 연구를 할 수 있는 비결은 '계산과학'에 숨어있다.

 

계산과학을 이용하면 직접 실험이 불가능한 현상을 컴퓨터 계산을 이용해 모사하거나, 전자와 원자, 분자 등 가시영역 이하에서 물질의 거동을 체계적으로 연구할 수 있다. 나노기술과 단백질연구, 생명과학 등 많은 연구자들이 계산과학자들과 융합해 연구 중으로 이미 많은 분야에 중요한 기초과학으로 자리 잡고 있다.

 

'연구자라면 누구나 계산과학을 쉽게 활용할 수 있었으면 좋겠다'는 일념으로 온라인에 계산과학연구랩을 구축하는 과학자가 있다. KIST 계산과학센터의 이광렬 박사다.

 

이 박사팀이 개발한 가상연구랩은 노트북 하나만 있으면 어디서든지 연구가 가능하다. 원하는 샘플을 선택해 분석하고 샘플 간 반응이 원자단위에서 어떻게 일어나는지 등을 볼 수 있다. 눈앞에서 실험과정을 상세하게 살펴볼 수 있게 도와주는 복잡한 계산환경 구축은 이광렬 박사팀에서 만들어 제공한다.

 

(이광렬 박사는 최근 계산과학을 통한 IT 및 소재기술 융합 혁신적 연구개발선도를 인정받아 나노코리아 2016 기술혁신상 수상한 바 있다.)

 

이광렬 박사는 "계산과학이 우리의 연구방식을 바꾸게 될 것"이라고 말했다. 단순히 연구를 편하게 해주는 보조적 역할에서 벗어나 연구를 통해 모아진 데이터 속에서 의미 있는 지식을 만드는 새로운 방식의 연구가 진행될 수 있다는 분석이다. 그는 "IT기술의 발전으로 가시화된 빅데이터, 계산과학 등 새로운 연구방식을 연구자들이 적극적으로 받아 들여야 한다"고 설명했다. 박사팀이 개발 중인 가상연구랩은 새로운 연구방식의 시발점이 될 것으로 기대된다.

 

이광렬 박사전하는 계산과학의 중요성이 설득력을 가지는 이유는 계산과학자이기 전, 소재를 직접 개발했던 실험연구자였기 때문이다. 신소재부터 신약에 이르기 까지 다양한 분야의 연구자들이 계산과학을 활용할 수 있도록 기반을 마련하고 싶다는 이광렬 박사를 만났다.

 



"계산과학이 뭐요?"…연구비 없었던 과학자들, 의기투합


"2000년 초반에는 계산과학이 생소했던 때라 연구비가 없었습니다. 각자 사업비를 각출해 컴퓨터를 사고 계산과학 연구를 시작했습니다."

 

2001, 이광렬 박사를 포함한 5명의 연구자들이 한 자리에 모였다. 이들의 공통관심사는 '계산과학'이었다.

 

(예를 들어) AB를 융합했을 때 C라는 새로운 소재가 나오는 이유를 정확히 설명할 길이 많지 않았던 당시, 전자와 원자들의 움직임, 반응 등 살아있는 정보가 필요했던 연구자들은 이 고민을 계산과학이 풀어줄 것으로 기대했다.

 

"다이아몬드상 탄소 (DLC) 막코팅분야에 계산과학을 접목한 첫 연구에서 그동안 알기 어려웠던 '과정'을 눈으로 확인할 수 있었습니다. 계산과학이 보여줄 수 있는 멋진 결과였죠. 그 때부터 계산과학이 정말 중요한 역할을 하겠구나라는 생각이 들었습니다."

 

이 박사와 동료들은 타분야 연구와 계산과학의 융합 토대를 만들고 KIST 지원으로 출연연 최초 계산과학센터를 설립했다.

 

해를 거듭할수록 눈부시게 성장하는 컴퓨터 성능은 계산과학을 연구하기 좋은, 할 수 밖에 없는 시대를 열었다. 실험적인 예측과 관찰, 분석결과를 이해하기 위해 보조적으로 쓰였던 계산과학이 시뮬레이션 등 다양한 기술과 융합돼 결과를 예측하고 검증하는 등 과학기술을 아우르는 기초연구분야가 됐다.

 

이에 KIST는 계산과학을 통해 질소산화물을 낮은 온도에서도 처리할 수 있는 새로운 촉매 개발 (하헌필 박사팀 기술 개발 후 기업 이전), 조소혜·최희채 박사팀의 태양전지 효율을 높이기 위한 형광체 기술개발, 바다 기름유출 해결 초발수성 스펀지 연구에 성공하는 등 숨은 조력자로 역할을 톡톡히 하고 있다



계산과학 활용, 계산과학자와 타분야 연구진 윈-윈


"계산과학의 플랫폼이 점차 중요해지고 있습니다. 많은 연구자들이 활용할 수 있는 플랫폼 환경을 만들기 위해 웹상에 '버추얼팹''iBat'를 만들었습니다. 계산과학자 없이도 연구자 스스로 웹상에서 원하는 샘플을 만들어 실험하고 분석하는 작업환경을 제공하는 것이 목표입니다."

 

이광렬 박사팀은 2009부터 온라인상에서 계산과학을 자유롭게 활용할 수 있는 버추얼팹을 개발했다. 버추얼팹은 실제 실험실처럼 샘플 준비실, 공정실 및 분석실 등으로 나눠져있다. 사용자가 가상의 샘플을 가지고 다양한 실험과 분석이 가능하다.


실험과 분석을 오가며 실험할 수 있으며, 대표적 반도체 공정 장비와 현미경, AFM, STM 등 분석 장비 등이 이곳에서 활용 가능하다. 더 나아가 실험적 분석에서는 불가능한 극단적인 분석 (예를 들어 원자 별 응력상태나 전자의 분포 등) 수단도 같이 제공하고 있다.



또 이광렬 박사팀은 ()인실리코서울대학교포항공과대학교서강대학교와 2017년 개방을 목표로 또 다른 계산과학가상랩인 iBat의 베타 테스트를 진행중이다.

 

iBat은 이차전지용 나노소재의 최적 물성을 예측하고 연구개발의 방향을 제시할 수 있는 플랫폼으로서 전자-원자-연속체 기법의 멀티스케일 시뮬레이션 수단을 웹상에서 제공한다이러한 플랫폼은 이차전지용 나노소재의 연구개발 비용과 시간을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.

 

연구진이 음극 설계실에서 실리콘 음극을 만든 뒤 리튬과 설정 온도와 자극 시간을 설정하니 반응이 일어나면서 어떤 방식으로 샘플 구조가 변화하는지시스템에너지가 어떻게 변하는지 등을 실시간으로 볼 수 있었다.

 

이광렬 박사팀은 1년간 베타버전의 시험을 통해 직접 연구개발에 iBat을 활용하면서 기능들을 검증하고 하고 있다또 초보자들도 플랫폼을 활용할 수 있도록 꾸준히 매뉴얼을 업로드하는 중이다.

 

iBat환경은 다양한 비지니스 창출의 창구가 될 것으로 기대된다구글이 빅데이터를 통해 가치를 창출하듯 많은 사람들이 접속해 만들어낸 빅데이터로 전혀 새로운 마켓이 탄생할 수 있을 것이라는 것. iBat 개발자들은 개발한 기술을 바탕으로 창업을 하기도 했다.

 

또 이 박사는 가상의 계산과학랩이 계산과학자들의 연구 방법론을 발전시키는데도 도움이 될 것으로 전망했다.

 

그에 따르면 지금은 연구자들이 계산과학이 필요할 때 계산과학자들을 찾는데 대부분의 경우 고유역량을 확대하기보다 가지고 있는 역량을 사용하는 수준에 머물러 자기역량을 확대하기 쉽지 않은 환경에 놓여있다.

 

그는 "다양한 연구자들이 손쉽게 계산과학을 활용할 수 있는 환경을 만들어 활용하게 하는 것은 우리에게도 새로운 도전이자 계산과학의 첨단방법론을 발전시키기 위한 연구로 이어질 것"이라고 설명했다.

 





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