여름방학 맞이고교생 사이언스 캠프’ 개최
총 5개 분야에 선발된 44명의 고교생 대상으로 특화된 실험 프로그램 마련
과학 꿈나무들에게 연구현장 체험과 진로 전반에 대한 멘토 역할 
 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 여름방학을 맞아 7월 24일(월)부터 8월 4일(금)까지 2주간 서울 본원에서 ‘KIST 고교생 사이언스캠프’를 개최한다.  올해로 5회째를 맞는 본 프로그램은 과학에 관심과 열정을 가진 고등학생을 대상으로 연구현장을 개방하고 과학인재를 양성하고자 기획되었다. 이번 프로그램은 신경교세포연구단, 환경복지연구단, 스핀융합연구단, 물질구조제어연구센터, 특성분석센터 등 총 5개 분야로 운영되며, 참석 고교생들은 사전에 KIST 홈페이지를 통해 접수(6.16(금)~7.9(일))한 신청서를 평가해 분야별로 7~10명씩 총 44명이 선발되었다. 본 사이언스 캠프는 각 분야 연구책임자들이 직접 학생을 선발해 운영하는 프로그램으로 기존의 단순 견학 및 강연식 프로그램에서 벗어나 각 연구부서별 연구자들이 직접 강의를 하고, 학생들과 토론하며, 체험형 심화 학습활동을 진행하는 점에서 차별성이 있다. 연구자들은 학생들을 지도하는 교사 역할뿐 아니라 진로 전반에 대한 멘토 역할을 할 예정이다. 신경교세포연구단 캠프에 참가한 이대부속고등학교 정아영 학생은 “평소 뇌과학에 대한 관심과 호기심이 많았지만 생소한 용어나 개념이 어려웠어요”라고 말하며, “이번 캠프에 참가해 친구들과 함께 많이 토론도 하고 실제 과학자가 된 것 같은 기분을 느꼈어요. 이번 캠프가 지식의 폭을 넓히고 과학자로서의 꿈을 위해 열심히 공부할 수 있는 계기가 될 것 같아요”라고 참가 소감을 전했다. 실제로 작년(2016년)에 시행된 지난 3년간(’13~15년) 본 프로그램 참가자 108명에 대한 추적조사결과, 다수의 학생이 국내·외 대학 관련학과로 진학했으며 96.6%의 학생이 ‘캠프의 참가가 진로, 진학 선택과정에 도움이 되었다’고 응답했다. ‘캠프의 참가를 후배에게도 추천하고 싶은가?’ 라는 질문에는 100%의 학생이 그렇다고 응답해 캠프의 높은 만족도를 보였다. KIST 이병권 원장은 “본 캠프에 참여한 학생들이 과학에 대한 관심과 자질을 계발할 수 있는 계기가 되어 추후 KIST 에서 함께 연구하는 날이 오길 기대합니다”라고 말하며, “KIST는 앞으로도 과학을 쉽게 알릴 수 있는 다양한 과학문화 확산 프로그램을 만들어 과학인재를 양성하는데 노력할 것이며, 항상 여러분들과 소통하는 연구소가 되도록 노력할 것”이라고 밝혔다. 캠프가 끝나는 8월 4일(금)에는 5개 분야 학생들이 결과발표회를 통해 다른 연구분야에 참석한 학생들과 토론하는 자리도 마련할 예정이다. ‘KIST 고교생 사이언스 캠프’는 KIST의 과학문화 확산의 일환으로 별도의 참가비 없이 운영되고 있다.

Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요



박기덕 박사 '치매환자 기억력·인지 장애 개선' 후보 약물 개발

"리스크 높은 약물개발...출연연 중심주도 '사회문제 해결'해야"



최근 기억부터 서서히 사라져 언어능력, 인지기능 등이 악화되어 나를 잃어가는 병 치매.


환자 본인뿐 아니라 보호자들도 고통스러워 치매 질환의 심각성이 사회적 문제로 커지고 있다. 치매환자 보호자는 다른 환자의 보호자들에 비해 화병, 우울증, 면역저하 등 정신질환을 겪는 경우가 많다고 보고되고 있다.


건강보험심사평가원에 따르면 한국에서 치매로 병원을 찾는 환자의 연평균 증가율은 17%에 달한다. 2030년께 가족을 포함한 치매고통인구는 500만명에 이를 것으로 예측된다. 국회예산정책처는 치매로 인한 경제사회적 비용을 2015년 12조원에서 2030년 39조로 예상했다.


발병률은 매년 늘고 있지만 치료는 거의 이뤄지지 않고 있다. 전문가들은 '원인이 명확하게 규명되어있지 않기 때문'이라고 설명한다.


치매 중에서도 퇴행성 뇌질환인 알츠하이머병은 가장 발병률이 높다.  뇌 안의 베타아밀로이드 단백질이 많이 생성되면서 뭉치게 되고, 그로 인해 신경세포가 죽게 돼 인지기능과 공간기억력이 나빠진다고 알려져 있다. 그러나 왜 단백질이 뭉치는지 그 원인이 제대로 밝혀지지 않아 치료제를 찾기 어려운 실정이다.


알츠하이머 치매의 다양한 원인이 제시되는 가운데, 새로운 방법으로 우수한 치매치료제 후보물질을 개발한 연구자가 있다. 박기덕 KIST 치매DTC융합연구단 책임연구원이다. 박 박사팀은 알츠하이머 치매 환자의 뇌에서 발견되는 이상현상을 바로 잡아주는 약물 개발로 치매 치료제에 도전장을 내밀었다.


공동연구팀인 이창준 박사팀은 알츠하이머 치매 환자의 뇌는 억제성 신경전달물질인 가바(GABA)를 과생성·분비함으로써 기억력 및 인지장애를 발생시킨다는 연구결과를 Nature Medicine에 보고했다. 가바(GABA)의 과생성을 억제해 치매를 치료할 수 있다고 해석된다.


최근 박 박사팀은 이 기전을 기반으로 가바 과생성 억제 화합물을 개발, 치매치료제 후보물질로 상용화를 위한 기술이전을 완료했다. 이 화합물은 우리 몸의 아미노산 구조를 기반으로 만들어졌다. 때문에 인체에도 안전할 것으로 기대된다.


박 박사는 "뇌질환 치료제는 환자가 오랫동안 복용해야하기 때문에 안전성이 중요하다"며 "이 화합물은 아미노산에 기능기를 붙인 아미노산 기반 화합물로 안전성을 갖는다"고 말했다.


이어 그는 "현재 환자들이 복용 중인 약들은 치매 원인에 근거하기보다 떨어지는 인지기능을 막기 위한 인지증강제로 지속적인 치료 효과를 보기 어렵다"며 "치매환자의 인지기능 저하 이유 중 하나인 가바의 양을 줄여주는 신약물질 개발은 치매환자의 기억력과 인지장애를 획기적으로 개선해줄 것으로 기대된다"고 말했다.

기존 대조약물 대비 후보약물의 월등한 신경세포 발화 능력 회복 효능


개발된 물질의 화학골격 (아미노산 기반 유도체(Functionalized Amino Acids))



아미노산 라이브러리 구축 '난치성 뇌질환' 치료 비밀 푼다



"아미노산에 주목한 이유요? 치료제 후보물질들이 실패하는 이유 중 하나가 안전성이 떨어지기 때문이더라고요. 효능이 다소 떨어지더라도 우리가 복용해야하는 약이니 일단 안전성을 통과하는 후보물질들을 모아 라이브러리를 구축했습니다. 그 중에서 치매 치료 가능성을 보았습니다."


10여 년 전, 해외에서 연구원으로 일하던 그는 많은 치료제 후보물질이 안전성에 적합하지 않아 신약개발에서 탈락되는 것을 보았다. 그러다 미국의 연구실에서 아미노산 유도체(세린의 화학구조 일부를 변형한 화합물)를 이용한 신약개발에 참여하였고, 우리 몸에 있는 아미노산을 기반으로 한다면 안전성 문제는 해결될 것이라 생각했다. 


박 박사는 한국으로 돌아와 효능이 다소 떨어지더라도 안전성을 통과하는 물질들을 합성해 아미노산 기반 라이브러리를 구축하기 시작했다. 이를 베이스로 약물을 만들기 시작했고, 그 속에서 최근 기술이전한 치매치료제가 만들어졌다.


이 외에 진균성뇌수막염 치료제 후보물질도 발견해 기술이전했다. 박 박사는 "앞으로 다양한 약물들을 이 라이브러리를 통해 연구 개발할 계획"이라고 말했다.




"인지기능 실험 '스트레스 독'…실험용 마우스와 동고동락하라"



"실험할 마우스를 직접 키우는 것도 연구의 일부입니다. 스트레스를 받지 않도록 실험 전부터 꼼꼼하게 관리해주고 있습니다."


우리가 쓰고 먹고 바르는 많은 의약품은 동물실험을 기반으로 진행되는 것이 많다. 특히 실험용 마우스는 일반 마우스와는 달라서 키우고 관리하는 것이 쉽지 않은데, 그 중에서도 알츠하이머 치매와 같이 인지기능 실험에서 마우스는 더욱 특별한 관리가 필요하다.


박 박사팀은 실제로 12주가 된 마우스를 실험실에 데려와 약 10개월 동안 키웠다. 사육시설에서 실험시설로 옮겨 실험을 강행하면 스트레스를 받을 수 있기 때문에 실험하기 2개월 전 부터 실험 담당 연구자가 직접 먹이를 주거나 놀아주면서 연구자와 공간에 익숙해지도록 했다.


박 박사는 "쥐가 스스로 공간과 사람에 대한 불안감이 쌓이면 이상한 반응을 보일 수 있기 때문에 실험 전부터 꼼꼼하게 관리하고 키워줘야한다"고 설명했다. 전문적인 마우스 실험은 KIST뇌과학연구소의 이창준 박사팀과 조제원 박사팀이 큰 도움이 됐다.


이 박사는 국내 신경과학분야 대표연구자로서 비신경세포 분야의 최고 전문가로 손꼽힌다. 조 박사는 심리학 전공자로 미국에서 행동실험을 정통으로 배운 과학자다. 조 박사 외에도 학위심사와 실험이 겹쳐, 마우스를 직접 키우며 실험과 논문 준비를 병행한 학생까지 많은 사람들이 실험을 함께했다.


이런 과정을 거쳐 박 박사팀은 후보약물을 알츠하이머병에 걸린 유전자 변이 실험용 쥐에 투여해 다양한 행동실험을 진행했다. 그 결과 인지기능이 회복된 것을 확인했을 뿐 아니라, 적은 용량으로 장기간 투여한 시험에서도 월등한 인지기능 개선 효능을 확인했다.


치매DTC융합연구단 연구실 모습. 연구단은 우리 몸에 있는 아미노산 구조를 기반으로 다양한 치료제를 개발하고 있다.



“치매, 걱정 없는 질병으로 만들고 싶어”



"과거 에이즈는 고칠 수 없는 병이었지만 지금은 그렇지 않습니다. 치매치료제도 그런 미래가 올 것이라고 믿습니다. 많은 사람들이 걱정하지 않는 병이 되도록 열심히 연구할 계획입니다."


박기덕 박사팀의 연구성과는 ㈜케미메디(대표이사 최건섭)의 자회사인 ㈜메가바이오숲(대표이사 박상민)에 기술이전됐다. KIST는 지난 5월 31일 본원에서 '알츠하이머성 치매 치료 후보약물'에 대한 기술이전 조인식을 가졌다.


연구개발에서 기술이전까지 일사천리로 진행된 것 같지만 기술이전을 하기까지 연구진의 노력이 있었다. 2015년부터 기업들에 기술을 공개하는 일에 박 박사팀이 직접 발 벗고 뛰었고, 원천기술 개발을 넘어 장기효능 및 독성 검증연구 등 비임상을 준비하기 위한 각종 일들을 도맡아 준비했다.


그러나 치료제 개발에 많은 인력과 연구비가 필요하다보니 선뜻 비임상을 하겠다고 나서는 기업을 찾기란 쉽지 않았다. 그러던 도중 국가과학기술연구회의 융합연구단 사업으로 치매DTC융합연구사업(단장 배애님박사)의 지원을 받아 신약개발 연구에 한 발 나아갈 수 있었다. 또 비임상 시험 진입과 함께 뇌질환과 난치성 질환에 관심이 있는 ㈜메가바이오숲과 공동으로 개발 하는 것에 뜻을 함께했다.


박 박사팀과 메가바이오숲은 현재 임상시험 진입을 위한 비임상 시험을 진행하고 있다. 신약개발이 쉽지는 않지만 그는 알츠하이머 치매를 개선할 수 있는 치료제 개발에 박차를 가할 계획이다. 또 그가 속한 치매DTC융합연구단에서는 알츠하이머 치매가 심하게 발병하기 전, 진단하고 치료, 케어를 할 수 있는 연구에 매진할 계획이다.


는 "치료제개발은 비임상 시험 이후에도 임상 시험을 넘어야 최종 성공할 수 있는 힘든 여정"이라면서도 "그러나 몇백 개 중 한두 개만 성공한다면, 현대인들이 에이즈로 죽음을 고민하지 않는 것처럼 치매도 환자들이 걱정하지 않는 병이 될 수도 있다. 리스크가 높고 고비용의 연구지만 치매가 사회적 문제로 대두되는 만큼 출연연이 중심이 되어 해결해야 하는 질병이다. 이 연구가 잘 마무리될 수 있도록 최선을 다해 연구하겠다"고 말했다.





Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요

KIST 강릉분원 과학기자재 전달

 

나눔은 요즘같은 추운 때에 한줄기 희망 같은 일입니다. KIST강릉분원이 주문진 초등학교에 과학실험 장비를 기증했습니다. KIST는 무인 편의점을 운영하며 여기서 발생하는 수익금을 기부하고있는데요 그 훈훈한 사정 들여다 볼까요? 

 

[강원일보 기사보기]

[강원도민일보 기사보기]

Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요


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.







Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요

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

    화섭. 반갑구만. 재미난 연구하고 있네~~