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  • 경제학과 류두진 교수, 한국연구재단과 Elsevier가 최초로 주관한 “올해의 신진연구자” 선정

    경제학과 류두진 교수

    경제학과 류두진 교수, 한국연구재단과 Elsevier가 최초로 주관한 “올해의 신진연구자” 선정

    Elsevier의 Scopus Database 기준, “인문사회 분야 최상위급 피인용 우수연구자” 인문사회(Economics, Econometrics, and Finance) 분야에서는 유일하게 선정 주요연구분야: 금융시장미시구조 및 빅데이터 류두진 교수의 연구분야는 재무금융(Finance)의 전분야 이며, 주요 연구영역은 고빈도 거래자(High-frequency traders)를 포함한 투자자의 실시간 호가주문 및 체결행태를 이론적으로 모형화 하고, 금융시장의 Big Data인 TAQ(Trade & Quote)자료를 체계적으로 분석하는 금융시장미시구조(Financial Market Microstructure)이다. 기존의 경제학 분야에서는 분기 및 월별 자료 혹은 일별 자료와 같은 저빈도(low-frequency)자료를 분석하지만, 금융시장미시구조 분야에서는 천분의 1초 단위의 실시간(real-time) 금융시장의 일중(Intraday) 거래주문 자료를 분석하여 결론을 도출하므로 그 함의가 매우 크다고 할 수 있다. 제한된 자료를 가지고 모집단의 특성을 분석하기 위하여 기존의 계량경제학이나 시계열 분석에서 중요시 했던 점근분석(asymptotic analysis)은 이제 큰 의미가 없다. 금융시장의 전체거래 자료, 즉 모집단의 빅데이터를 통째로 분석하기 때문이다. 이러한 금융시장미시구조 연구는, 현실과 동떨어진 고전적인 경제학 연구와는 달리, ‘어떤 유형의 투자자가 시장유동성을 공급하는가?’, ‘정보우위를 갖고 있는 거래자의 비중과 역할은 어떠한가?’, ‘잡음투자자(noisy trader)의 거래행태는 어떠한가?’, ‘기관투자자는 파생금융상품시장을 (교과서에 기술된 것처럼) 헤지(hedge)의 목적으로 이용하는가, 아니면 단순히 투기적 목적으로 이용하는가?’, ‘금융시장규제 및 정부정책이 시장의 특성 및 투자자의 거래행태에 어떻게 영향을 미치는가?’, ‘외국인 투자자는 실제로 국내투자자의 부(wealth)를 착취(exploit)하고 있는가?’, ‘거래행태를 통한 분석으로 판단할 때, 투자자의 불법행위는 없었는가?’와 같은 학술 및 정책적으로 매우 중요한 문제에 대한 답을 제시한다. 해당 금융시장 전체의 빅데이터를 통한 분석의 결과 이기 때문에, 이론이 결과를 도출하는 것이 아니라, “Let the data speak!”의 철학에 의한 연구를 수행함으로써, 금융정책에 직접 반영할 수 있는 결과를 도출한다. 주요연구 결과요약: 시장미시구조 금융시장미시구조 분야의 90년대 초창기 연구들은 제한된 정보의 자료를 활용하기 위하여 단순한 형태의 모형을 제시하였다. 고빈도 거래단위의 분석이 중요한데도, 일별 자료의 추정에 맞도록 모형을 단순하게 설계하거나, 거래주문에 대하여 별다른 정보가 없었기 때문에, ‘주문의 크기와 간격이 언제나 동일하다’거나 ‘투자자가 직면하는 유동성과 거래비용은 동일하다’, ‘어떤 유형의 투자자가 주문을 제출하는지는 알 수 없고, 투자자의 포지션(position) 또한 동일하다’와 같은 비현실적 가정을 바탕으로 매우 제한된 모형만을 구축하였다. 류두진 교수는 기존연구의 이러한 약점을 보완하여 모형을 확장하고, 다양한 정보를 포함하고 있는 최근의 금융시장 빅데이터를 적극적으로 활용하기 위하여, 투자자의 형태와 포지션, 주문의 크기 및 빈도, 시장유동성, 주변 시장에서의 실시간 거래행태 등을 포함하여 결과를 추정할 수 있는 새로운 모형들을 제시하였다. 우리학교 경영대학의 안희준 교수와 2008년에 공저한 논문인 “Informed trading in the index option market: The case of KOSPI 200 options (Journal of Futures Markets, 2008, 28:12, 1118-1146)”에서 이러한 확장을 최초로 시도하여 어떤 유형의 투자자가 옵션시장에서 정보거래자의 역할을 하는지를 실증적으로 밝혀냈다. 후속 연구인 “Intraday price formation and bid-ask spread components: A new approach using a cross-market model (Journal of Futures Markets, 2011, 31:12, 1142-1169)”에서는 cross-market approach를 사용하여, 여러 시장간에 동시에 참여하는 투자자들을 고려하면, 일중(intraday)의 정보 및 거래가 서로 연관되어 있음에 주목하였다. 기존의 시장미시구조 연구가 동일시장 내에서 정보거래, 유동성거래, 가격 및 거래량의 변화행태 등을 조사한 반면, 해당 연구에서는 일중의 선물과 옵션 시장간 실시간 정보의 전이가 투자자의 주문흐름(order flows)을 통하여 어떻게 가격에 반영되는지를 최초로 조명하였다. 최근에는 기존모형을 더욱 확장하여 금융시장에서 스프레드(spread) 및 일중의 가격행태의 dynamics에 주문흐름뿐 아니라, 거래량, 주문크기, 거래주문간의 시간간격, 시장심도(market depth)등 시장유동성에 영향을 줄 수 있는 다양한 요소들이 모형에 반영될 수 있도록 새로운 방법론을 제시하였다. 이러한 종합적(comprehensive) 모형을 바탕으로 선물 및 옵션시장에서 옵션의 가격도(moneyness)와 거래특성을 고려한 다양한 실증분석을 시도하여, “Considering all microstructure effects: The extension of a trade indicator model, (Economics Letters, 2016, 146, 107-110)”와 “Trade duration, informed trading, and option moneyness (International Review of Economics and Finance, 2016, 44, 395-411)”의 논문을 각각 작성하였다. 올해에는 옵션시장의 일중 가격움직임의 위배성(violation)이 다양한 옵션거래의 특성 중에서 특히 국내 개인투자자의 거래와 밀접한 관련이 있다고 밝힌 연구인 “Option market characteristics and price monotonicity violations (Journal of Futures Markets, 2017, 37:5, 473-498)”를 발표하였다. 공동연구와 융합연구 류두진 교수가 다양한 분야의 많은 논문을 작성할 수 있었던 비결이 바로 공동연구와 융합연구이다. 인문사회분야의 경우 이공분야와는 달리 한 명 혹은 비슷한 전공의 두 명의 연구자가 논문을 작성하는 경우가 많다. 재무론을 전공한 류두진 교수는 법경제학과 경제물리학 등의 분야의 다양한 연구자와 협업하여 아래와 같은 흥미로운 연구성과를 창출하였다. 재무분야에서 최근 화두가 되고 있는, 기업의 사회적 책임(Corporate Social Responsibility) 및 환경책임(Corporate Environmental Responsibility) 활동이 해당 기업이 소속된 국가의 법체계(legal origin)와 어떻게 관련되어 있는지에 대한 답을 제시하는 “Corporate environmental responsibility: A legal origins perspective (Journal of Business Ethics, 2017, 140:3, 381-402)” 논문과, 물리학에서 제시되는 물체의 위상전이행태(Phase-transition behavior)를 금융시장 미시구조자료의 분석에 적용하여 경제물리학적 관점에서 금융시장의 특성을 분석한 “What types of investors generate the two-phase phenomenon, (Physica A, 2013, 392:23, 5939-5946)”과 “Phase transition phenomenon: A compound measure analysis (Physica A, 2015, 428, 383–395)”이 대표적인 사례이다. 최근에는 내생성의 문제를 고려한 복잡한 계량경제학 모형을 추정하여, 시장간 정보전이행태를 정교하게 모형화하여 시장변동성을 연구한 “The volatility dynamics under an endogenous Markov-switching framework: A cross market approach" 논문이 Quantitative Finance에서 게재합격(forthcoming) 판정을 받았다. 연구성과 지표 류두진 교수는 현재까지 약 70편을 사회과학분야 국제저명 SSCI학술지에 논문을 게재하였고, 융합연구논문을 통한 SCI학술지 게재실적과 Scopus 게재실적을 합치면 80편이 넘는 논문을 국제저명학술지에 게재하였다. 연구의 질적수준을 나타내는 지표인 피인용도는 Elsevier의 Scopus Database에 따르면 현재까지 700회에 가까운 Citation을 기록하고 있다. 이는 비슷한 연배의 사회과학분야 연구자들과 비교하면 압도적인 수준이다. 류두진 교수는 10년 전부터 국제학술지에 꾸준히 연구논문을 게재하여 왔으며, 그 성과를 인정받아, 29세에 한국외국어대학교에 교수로 임용되었고, 중앙대학교 경제학부를 거쳐, 2014년에 우리학교에 34세의 나이로는 이례적으로, 정년보장(Tenured) 교수로 초빙되었다. 류 교수의 연구업적은 국제적으로 인정받아, 올해부터 SSCI 등재학술지인 Investment Analysts Journal의 Editor를 역임하고 있다. 또한, 현재 Impact factor가 2.065인 Emerging Markets Review의 Associate Editor도 역임하고 있다. 만 37세의 젊은 국내학자가 사회과학분야 해외 SSCI학술지의 Editorial Board에 편집위원장(Editor)급 임원으로 임명된 것은 상당히 이례적이다. 향후 연구방향 인공지능의 등장에 따라 금융시장에서 인공지능 머신러닝(기계학습)에 기반한 다양한 실시간 거래주문전략 확대되고 있다. 이에 금융시장 빅데이터를 분석하는 금융시장 미시구조 분야의 연구는 새로운 전기를 맞이할 것으로 판단된다. 지정된 시장조성자(designated market maker)가 존재하지 않는 우리나라 지수파생상품 시장에서, 잡음투자자, Hedgers, 기관과 같은 전문투자자 등 다양한 특성을 갖는 이질적인 투자자들이 참여하고, 이들이 인공지능에 기반한 거래 알고리즘과 서로 경쟁하고 영향을 주고 받고, 시장학습(market learning)의 과정을 거치면서 일중에 다양한 가격행태와 거래량의 움직임이 파악될 것으로 생각된다. 이에, 기존의 금융시장미시구조 이론에, 미시경제학의 게임이론, 경제물리학(Econophysics) 및 머신러닝의 개념을 융합하는 새로운 연구를 모색 중이다.

  • 구리 촉매를 이용한 1,1-이중치환 알켄의 비대칭 수소화붕소첨가 반응 개발

    화학과 윤재숙 교수

    구리 촉매를 이용한 1,1-이중치환 알켄의 비대칭 수소화붕소첨가 반응 개발

    자연과학대학 화학과 윤재숙 교수 연구팀은 이번 연구에서 구리 촉매를 이용한 1,1-이중치환 알켄의 비대칭 수소화붕소첨가 반응 개발에 성공하여, 세계적 권위의 화학분야 학술지인 ‘Journal of the American Chemical Society (JACS; IF = 13.858)’에 2017년 10월 4일 자에 논문으로 게재하였다. 키랄 알킬붕소 화합물은 정밀화학분야에서 다양하게 이용될 수 있는 매우 유용한 합성 중간체로 학계 및 산업계로부터 많은 주목을 받아왔다. 윤 교수팀은 이번 연구에서 지난 60년간 해외 유수의 연구 그룹들이 해결하지 못했던 1,1-이중치환 알켄의 비대칭 수소화붕소첨가 반응을 세계 최초로 개발하였다. 이를 통해 높은 수율과 뛰어난 광학선택성을 가진 키랄 알킬붕소 화합물을 합성할 수 있었으며, 기존의 보고된 합성법으로는 접근하기 어려웠던 알킬붕소 화합물을 얻을 수 있다는 점에서 연구 가치가 매우 크다. 이번 연구를 주도한 성균관대 윤재숙 교수는 “본 합성법이 의약품이나 천연물들을 합성하는데 있어서 매우 유용한 합성도구(synthetic tool)가 될 수 있을 것” 이라고 전했다. 개발된 합성법은 원자경제성(atom economy) 측면에서 매우 효율적이며, 실제로 산업 분야에 실용적인 합성법을 제시했단 점에서 미국 산업계 화학자들에 의해 화학분야 학술지인 ‘Organic Process Research & Development (IF: 2.857)’ 2017년 11월호에 highlight로 선정, 게재될 예정이다. 특히, 이 연구의 제 1저자인 장원준 학생 (석박통합과정 6기)은 2016년 공동 제1저자로, 2017년 단독 제 1저자로 2년 연속 JACS에 논문을 게재하는 성과를 이루었다. 이 연구는 한국연구재단의 중견연구자 지원사업 및 기초연구실 지원사업의 지원으로 수행되었다. *논문명: Copper-Catalyzed Enantioselective Hydroboration of Unactivated 1,1-Disubstituted Alkenes

  • 기존 항암제를 뛰어넘는 차세대 항암물질 개발

    약학과 김인수 교수

    기존 항암제를 뛰어넘는 차세대 항암물질 개발

    약학과 김인수 교수 연구팀이 지난 16일 발간된 응용화학분야에서 권위 있는 학술지인 ‘어드밴스드 신테시스 앤 카탈리시스 (Advanced Synthesis & Catalysis, IF 6.453, 응용화학 분야 JCR ranking 상위 1.4%)지’ 10월호 표지를 장식했다. 김인수 교수 연구팀은 로듐 촉매를 이용하여 의약품의 중요 단위구조로 알려져 있는 7-아자인돌 화합물의 신규 변환 합성방법을 개발하였다. 특히 탄소-수소 결합의 선택적이며 효율적인 아민화 반응을 도입하여 기존 항암제보다 강력한 항암효과를 나타내는 신규 유효물질을 도출하는 연구성과를 이루어냈다. 또한 김인수 교수 연구팀이 개발한 합성법은 극소량의 로듐 촉매만으로도 목적하는 화합물을 합성할 수 있어 저비용, 고효율, 친환경 합성법의 새로운 모델을 제시하고 있다. 김인수 교수는 ‘레이트 스테이지 약물 최적화 연구’라는 주제로 신약개발의 효율성을 극대화하는 연구를 지속적으로 추진하고 있으며, 특히 항암, 항당뇨 및 항균 효과를 나타내는 신약 후보물질을 도출하는 연구성과를 이루어내고 있다. 특히 이번 연구결과에서는 아민기가 포함된 단위 구조를 아자인돌 화합물에 도입하여 다양한 화합물을 도출하였고, 합성 화합물이 기존 항암제로 잘 알려져 있는 doxorubicin 보다 우수한 항암활성을 나타내는 것으로 확인되어, 항암제 신약개발에서 주도적인 위치를 차지할 것으로 예측된다. 김인수 교수는 “이번 연구결과는 기존 방식과는 다른 새로운 기술로서 의약품, 특히 항암제의 합성 공정을 획기적으로 개선할 수 있는 새로운 방법이다. 또한, 사업단에서 집중적으로 추진하고 있는 신규 항암제 개발 연구의 일환으로서 다양한 치환기 도입 및 유도체의 지속적인 최적화 작업을 통해 항암 신약을 도출한 계획이다.”라고 설명하였다. 이 연구는 미래창조과학부(장관 유영민)와 한국연구재단(이사장 조무제)이 추진하는 기초연구실지원사업(BRL)의 지원으로 수행되었다.

  • 암 세포 지문 유전자 다중 조합들을 동시에 읽고 실시간 판별하는 형광 DNA 나노구조체로 종양 내 이질성 판독 문제 극복

    화학공학/고분자공학부 엄숭호 교수

    암 세포 지문 유전자 다중 조합들을 동시에 읽고 실시간 판별하는 형광 DNA 나노구조체로 종양 내 이질성 판독 문제 극복

    암 세포 지문 유전자 정보인 마이크로 RNA 조합들을 동시 해석하여 30분 이내에 다종 암 감염 여부 판단 가능. 향후 질환 예방 및 맞춤형 치료에 새로운 지표 제안 화학공학부 엄숭호 교수 연구팀이 고성능 형광 핵산 나노구조체를 개발했다. 이로써 PCR 없이 동시 다발로 특정 유전자 조합을 실시간 판별하여 다종의 암 진단이 가능해져 종양 내 이질성 해독 문제를 푸는데 성공했다. 이는 암 진단에 소요되는 시간을 획기적으로 단축하며 동시에 암 치료에서 약물내성으로 지적된 종양 내 이질성 문제였던 다종 질환 감염 여부를 단 한 번의 진단으로 간단히 확인할 수 있게 됐다. 이 연구 결과는 그 성과를 인정받아 다학문적 과학 (Multidisciplinary Science) 분야 최고권위지인 Nature 자매지‘Scientific Reports’ 10월 18일자 온라인판에 게재되었다. 엄 교수와 신승원 박사는 핵산 나노 구조체 플랫폼을 디자인 개발했다. 이것은 정상세포가 암세포화 되는 과정에 대한 정보를 담은 지문 유전자인 특정 마이크로 RNA 그룹의 다중 조합을 동시에 표적하고 분별하는 것이다. 이를 이용해 최소 30분 이내 다종 암 간 이질성을 실시간 동시 판별할 수 있다. 초간단, 초정밀 다종 암 진단을 가능하게 해 향후 개인별 맞춤치료 개발에 적극 활용될 것으로 보인다. 정상 세포가 암세포화 되는 과정에서 가장 큰 원인은 세포내 유전 정보가 발현되는 과정에서 발생하는 이상으로 알려져 있다. 이러한 유전자발현 이상은 점진적으로 누적되며 암 발생과정과 전이 및 암 진행 전반에 영향을 미친다. 암 확진을 위해 생체 내에서 발췌된 부위에 따라 감염 여부 판단에 오진이 문제 되고 세계적으로 종양 내 이질성(Tumor Heterogeneity) 문제는 암 치료에 큰 걸림돌이 되고 있다. 최근 암 발생 주원인인 전사 후 단계에서 마이크로 RNA가 중요한 역할을 하고 있음이 보고되고 있다. 암 지문 유전자인 마이크로 RNA의 비정상적인 발현은 암 종 및 암세포 진행 단계에 따라 매우 특이하다. 이를 통한 암 진단과 예우는 기존 방식에 비해 높은 정확성을 보인다. 그래서 마이크로 RNA 군을 동시에 인식하고 판별하는 암 진단은 큰 잠재력을 갖고 있다. 기존 치료법과 병용하면 새로운 암치료 개발 잠재력이 크다. 연구팀은 왕게 집게를 닮은 형광 DNA 생체 고분자 물질을 새롭게 디자인 합성했다. 이를 암세포 특정 지문 유전자인 마이크로 RNA들과 선택적으로 반응하게 설계했다. 암 질환 내에서 특이적인 마이크로 RNA가 존재하는 상황에서 이들을 동시 다발적으로 판독할 수 있게 만들었다. 또한 첨단나노기술을 이용해 입자형태로 제작된 암진단 시스템 표면에 세포 막 투과가 잘 되도록 지질막을 코팅하여 실제 임상에서도 사용할 수 있게 했다. 엄 교수는 “획기적으로 단축된 검진 시간과 높은 진단 정밀도는 물론, 심각한 종양 내 이질성에 따른 오진을 극복할 기술이다. 실제 임상에 적용됐을 때 암 환자에게 빠르고 적합한 처치를 가능케 하고 맞춤형 치료제 선정에 큰 기여를 할 것”이라고 말했다. 이번 연구는 보건복지부 포스트게놈 다부처 유전체 사업과 한국연구재단 이공학 개인 기초 연구지원 사업을 통해 수행되었다.

  • 수소 유출 감지하는 ‘고성능 더듬이’ 개발

    화학공학/고분자공학부 방창현 교수

    수소 유출 감지하는 ‘고성능 더듬이’ 개발

    전원없이 동작하는 초고속 수소 센서 개발 자연계에 존재하는 곤충 더듬이 구조를 모사하여 전원 없이 동작하는 초고속 수소 센서 개발에 성공했다. 높은 수소 검출 성능과 안전성을 동시에 구현한 새로운 센서는 정밀 계측 장비부터 단순 누출 경보에까지 다양하게 적용할 수 있어, 향후 산업 및 가정 전반에 걸쳐서 파급효과가 클 것으로 예상된다. 수소는 석유, 화학, 철강 등 산업 전반에 걸쳐 필수적인 원료로 사용되고 있으며 일상생활에서도 그 사용량이 매년 증가하고 있다. 그러나 공기 중 농도 4% 이상만 되어도 쉽게 폭발하는 특성 때문에 수소 누출 검지 시스템의 사용이 필수적이다. 현재까지 상용화된 수소 센서의 경우 전기화학식 센서, 촉매 센서, 음향식 센서, 세라믹 센서 및 반도체 소자식 센서 등이 있는데, 이들 대부분은 디스플레이 및 스피커와 같은 부가적인 장치를 필요로 한다는 단점이 있다. 또한 수소 검지를 위해 전력 공급을 필요로 하는데, 이는 수소가 누출되었을 때 폭발의 위험성을 오히려 증가시킨다. 이러한 한계를 극복하기 위해서 전기적인 신호 대신 광학적인 신호를 사용하며, 수소 누출 여부를 육안으로 확인할 수 있는 방식의 센서가 개발되긴 했으나 이들은 대부분 수소와 반응 물질간의 화학 반응 기반이기 때문에 반응 시간이 수분에서 수십 분까지 소요되는 등 응답속도가 느리다. 또한 상온에서 비가역 특성을 나타내기 때문에 실제 상용화의 가능성이 매우 낮았다. 연구진은 전력을 필요로 하지 않으면서도 높은 민감도 및 고속의 반응속도를 가지는 수소 센서를 개발하기 위해 곤충의 더듬이 구조를 모사하여 수소에 반응하여 형태가 변화하는 나노섬유 형태의 엑츄에이터를 개발하였다. 이러한 나노엑츄에이터(Nanoactuator)는 유연성 폴리머 위에 비대칭적으로 팔라듐을 코팅하여 제작 되었으며, 수소에 의한 나노엑츄에이터의 형태 변화에 기인한 소자의 광학적 특성 변화를 극대화하여 부수적인 디스플레이 및 전원 장치 없이 맨눈으로 수소 가스 자극을 확인할 수 있다. 이 밖에도 나노엑츄에이터를 활용하여 수소에 의하여 표면 젖음 특성을 조절할 수 있는 스마트 표면, 수소에 의하여 접착력을 조절할 수 있는 수소 감응형 잠금장치 등을 시현하는 등 새로운 형태의 수소 감지 장치들을 개발했다. 이번 연구 결과는 기존의 석유, 화학, 철강 등과 같은 산업뿐만 아니라 수소스테이션, 수소 자동차, 연료전지 분산발전시스템과 같은 일상생활 분야까지 광범위하게 적용할 수 있다. 특히 무전원, 비폭발성, 초고감응성 등 기존의 수소 센서와 뚜렷하게 구별되는 장점이 있어, 폭발적으로 성장하고 있는 수소 연료 전지 시장과 맞물려 높은 수요가 예상된다. 맨눈 검지가 가능한 무전력 방식의 수소 검출 센서임에도 불구하고 기존 수소센서들과 비교하여 저렴한 공정 및 원료로 생산된다는 점도 국내외적으로 경쟁력을 갖출 수 있는 요소이다. 이 연구는 미래창조과학부의 중견연구자 도약사업 및 선도연구센터사업의 지원으로 수행되었으며, 재료 분야 국제적 권위의 학술지인 ‘Advanced Functional Materials, Impact Factor = 12.124)’의 온라인판 표지 논문으로 선정되었다.

  • 마이크로결정 할라이드페로브스카이트를 이용한 방사선 거의 없는 엑스레이 소재 개발

    화학공학/고분자공학부 박남규 교수

    마이크로결정 할라이드페로브스카이트를 이용한 방사선 거의 없는 엑스레이 소재 개발

    Nature 발표, 삼성전자와 공동 연구 엑스레이(X-Ray)로 의료 영상을 촬영할 때 노출되는 방사선량을 기존의 10분의 1 이하로 줄일 수 있는 반도체 소재를 개발 기존 평판 엑스레이보다 감도를 20배 이상 높일 수 있는 ‘페로브스카이트’ 반도체 소재를 활용한 ‘엑스레이 디텍터’를 개발했다고 11일 발표했다. 엑스레이 디텍터는 엑스선을 받아들이는 이미지 센서의 일종이다. 연구팀이 개발한 신소재는 감도가 높아 방사선 노출량을 줄이면서도 선명한 의료 영상을 확보할 수 있다. 생산 원가도 저렴하다. 반도체 제조에 쓰이는 공정인 진공 증착법으로 만드는 기존 디텍터와 달리 액상 공정으로 제조할 수 있어 대화면을 만들 수 있다. 이 기술이 상용화되면 전신을 한 번에 찍을 수 있는 엑스레이 기기를 만들 수 있다. 페로브스카이트는 빛을 전류로 바꾸는 특성이 뛰어나 태양전지와 엑스레이 분야에서 각광받고 있는 소재다. 엑스레이 기기는 인체를 투과하는 엑스선을 사진과 영상으로 변환할 수 있어 의료용으로 광범위하게 쓰이지만 가격이 비싸고 방사선 노출량이 많다는 단점이 있다. 이 때문에 미국과 유럽연합(EU) 등을 중심으로 엑스레이 피폭량을 줄이기 위한 연구개발 프로젝트가 광범위하게 진행되고 있다. 연구팀은 이번 연구성과로 수년 내 엑스레이 노출량을 획기적으로 줄일 수 있는 엑스레이 기기가 개발될 것으로 기대하고 있다. 남아 있는 기술적 문제들이 개선되면 방사선 피폭량을 10분의 1 이하로 줄인 엑스레이 의료영상 기술이 나와 실제 의료현장에서 활용할 수 있을 것으로 예상된다. 이번 연구성과는 세계적인 과학저널인 네이처 온라인판에 ‘유기금속 페로브스카이트를 이용한 대면적, 저선량 엑스레이 탐지기’라는 제목으로 실렸다.

  • 점토놀이에서 아이디어 얻어 패치 입자 개발

    화학공학/고분자공학부 이기라 교수

    점토놀이에서 아이디어 얻어 패치 입자 개발

    Nature 발표,‘분자처럼 결합하여 나노구조체 마음대로 조립 가능’ 화학공학/고분자공학부 이기라 교수는 미국 뉴욕대학교 사카나 교수연구팀과 공동으로 “분자처럼 조립 가능한 패치 입자를 대량생산 하는 방법을 찾는데 성공했다.”고 밝혔다. 서로 반대의 전하를 갖는 기름방울과 구형의 플라스틱 입자를 섞으면 기름방울 주위에 입자들이 붙는데, 특정 크기의 비(~2.41)에서는 하나의 기름방울 주위에 입자 4개만 결합한다. 이후 입자들이 기름방울 안쪽으로 살짝 들어가면서 안정된 구조가 된다. 이후 반응을 통해 기름방울을 고체화 하면 입자 4개로 이루어진 입자 집합체를 대량으로 만들 수 있다. 이렇게 얻어진 패치입자는 분자 같이 방향을 가지면서 결합할 수 있어 거의 모든 형태의 나노구조체를 구현할 수 있다. 그러나 기존의 방법으로는 매우 소량의 패치입자만 얻을 수 있어 후속 연구에 여전히 어려움이 있었다. 이번 연구 결과로 패치입자를 대량으로 얻을 수 있어 그동안 기대해 왔던 다양한 3차원 나노구조체를 구현할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 한편, 용액의 산도 (pH)에 따라서 내부의 기름방울이 내부에 머물수도 있는데, 이 조건에서는 중간에 4면체가 형성된 후 구형으로 변형되는 것을 계산을 통해 예측하고, 실험으로 검증했다. 이러한 비구형 사면체 입자는 합성이 불가능했는데, 이를 활용한 다양한 새로운 나노 구조체 연구가 활발하게 진행될 것으로 보인다. 이기라 교수 연구팀(성균관대)은 과학기술정보통신부(한국연구재단) 글로벌연구네트워크사업, 선도연구센터사업 지원으로 연구를 수행했으며, 이 연구는 세계 최고 과학전문지인 ‘네이처’ 9월 18일자 (영국시간)에 온라인 게재되었다. 논문명과 저자 정보는 다음과 같다. - 논문명 : Patchy particles made by colloidal fusion - 저자 정보: 이기라 교수(공동저자, 성균관대) 스테파노 사카나 교수(교신저자, 뉴욕대(New York University)), 즈어 공 (Zhe Gong) (제1저자, 뉴욕대), 테오도어 휘켈 (Theodore Hueckel) (뉴욕대) 이기라 교수는 "오랫동안 풀지 못했던 패치 입자의 대량생산 문제를 해결했다"라며 "이를 이용한 나노 구조체 조립 연구가 매우 활발해질 것으로 기대한다"고 연구의 의의를 밝혔다. 아울러 "이 기술을 3차원 프린터에 적용한다면, 인쇄한 3차원 구조 안에서 다시 구조가 형성되는 신개념 프린터에 대한 연구도 가능할 것"이라고 설명했다.

  • 화학공학/고분자공학부 박남규 교수 "2017 노벨화학상 수상가능 우수연구자" 선정 - 인터뷰

    화학공학/고분자공학부 박남규 교수

    화학공학/고분자공학부 박남규 교수 "2017 노벨화학상 수상가능 우수연구자" 선정 - 인터뷰

    클래리베이트 애널리틱스, “2017년 피인용 우수 연구자” 발표 에너지효율이 높은 페로브스카이트 물질에 대한 연구 인정받아 한국인으로는 유일하게 선정 연구분야 저의 연구분야는 에너지변환효율이 높은 태양전지를 개발하는 것입니다. 태양전지는 빛을 전기로 변환하는 소자입니다. 이러한 소자를 만들기 위해서는 빛을 잘 흡수하는 광흡수체가 매우 중요합니다. 값싼 전기를 생산하기 위해 태양전지를 값싸게 만드는 것도 중요합니다. 따라서 빛 흡수가 우수하면서 값싼 재료를 찾는 일은 매우 흥미롭고 가치 있는 일 입니다. 제가 관심을 가진 태양전지 분야는 나노산화물과 유기염료를 이용하는 염료감응 태양전지, 물질의 크기를 나노크기로 매우 작게 하면 양자효과에 의하여 빛의 흡수 파장이 변하는 양자점 태양전지, 그리고 유무기 복합 광흡수 물질을 이용한 페로브스카이트 태양전지 입니다. 태양전지에서 중요한 세가지는 효율, 수명 그리고 가격입니다. 이 세가지는 발전단가를 결정하게 됩니다. 특히 값싼 재료를 이용해 효율이 높은 태양전지를 만드는 것은 언제나 태양전지 분야에서 흥미롭고 도전적인 일입니다. 고효율의 핵심에는 항상 우수한 광흡수 물질이 있습니다. 메틸암모늄 레드아이오다이드 (Methylammonium Lead Iodide) 페로브스카이트는 지금까지 알려진 그 어떤 물질보다도 광흡수 특성이 매우 뛰어나면서 제조공정도 매우 간단합니다. 밴드갭도 1.4-1.6 eV 로 가시광 전영역을 흡수하는데 매우 적합한 물질입니다. 저희 연구팀은 2012년 최초로 고체 페로브스카이트 태양전지를 개발하였습니다. 연구선정배경 저의 태양전지 연구의 시작은 1997년 미국재생에너지연구소 (National Renewable Energy Laboratory) 시절부터 시작됩니다. 유기염료를 이용하는 염료감응 태양전지의 작동원리를 이해하고 효율을 높이는 연구를 하였습니다. 1999년 말 귀국하여서도 한국전자통신연구원 (ETRI) 과 한국과학기술연구원 (KIST)에서 계속해서 염료감응 태양전지 연구를 이어나갔습니다. 하지만 염료감응 태양전지는 유기염료의 낮은 광흡수 특성 때문에 실리콘 태양전지처럼 높은 효율이 가능하지 못한 단점을 가지고 있습니다. 염료를 대체할 높은 광흡수 물질을 찾는 것이 저의 큰 관심사였습니다. KIST 재직시절인 2007년 스위스 생갈렌 (St. Gallen)에서 개최된 나노유로 2007 컨퍼런스에 초청되었습니다. 발표자들 중 일본 토인대학의 미야사카 교수는 페로브스카트 물질을 유기염료 대신 사용한 연구결과를 발표하였습니다. 하지만 효율이 2-3% 수준으로 매우 낮아 참가자들의 관심을 끌지 못했습니다. 저는 석사 및 박사과정 (지도교수 최진호)에서 페로브스카이트 물질을 합성하고 특성을 연구하였기 때문에 미야사카 교수의 연구결과에 매우 많은 관심을 가지게 되었고 더 높은 효율이 가능할 것으로 판단하여 연구를 시작하였습니다. 2009년 미야사카 교수 연구팀이 미국화학회지 (Journal of American Chemical Society)에 3-4% 수준의 액체전해질을 이용한 페로브스카이트 태양전지를 발표하였습니다. 하지만 2009년, 2010년 논문은 단 한번도 인용되지 않았습니다. 효율이 낮았기 때문입니다. 2009년 성균관대학교에 부임하면서 페로브스카이트 태양전지에 전념한 결과 2011년 저희 연구팀은 나노스케일 (Nanoscale) 에 두 배로 높은 6.5% 효율의 페로브스카이트 태양전지를 발표하였습니다. 페로브스카이트 용액의 농도와 공정조건을 변화시켜 효율 상승을 가능케 하였습니다. 하지만 2011년 우리의 연구결과도 같은 해 한번도 인용되지 못했습니다. 액체전해질을 이용하는 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 물질이 액체에 쉽게 녹아 안정하지 못하기 때문에 후속 연구자들이 나타나지 않았습니다. 액체전해질 대신 고체 홀전도체를 사용하여 안정성 문제를 해결하기 위해 노력하였습니다. 그 결과 저희 연구팀은 9.7% 효율과 500 시간 안정한 고체형 페로브스카이트 태양전지를 최초로 개발하여 2012년 네이처에서 출판하는 사이언티픽리포트 (Scientific Reports)에 연구결과를 발표하였습니다. 고체형 페로브스카이트 태양전지 발표는 전세계 연구자들의 관심 의 대상이 되면서 폭발적 후속연구를 이끌어 내었습니다. 2012년 이후 페로브스카이트 태양전지 연구논문의 발표 수는 기하급수적으로 증가하여 2016년 한 해에 2000편 이상 연구결과가 발표되었으며, 더 많은 연구결과가 지속적으로 발표되고 있습니다. 오늘에 이르기까지 아직 노벨상 수상자로 선정된 것은 아니지만 노벨상을 받을 것으로 예측되는 연구자 명단에 이름이 올라간 것만으로도 개인적으로 매우 영광이며 대한민국의 위상을 높이는데도 기여한 것 같아 흐뭇합니다. 이와 같은 결과가 오기까지 특별한 비결이 있는 것은 아닙니다. 솔직히 저는 연구가 재미있고 즐겁습니다. 늘 새로운 것을 발견하고 최초와 최고에 도전하는 일이 즐겁습니다. 무엇보다도 태양전지 한 분야에서 20년 이상 연구할 수 있었던 것도 행운이었습니다. 한 분야의 연구를 하였기에 전세계의 우수한 연구자들을 만날 수 있었고 함께 연구할 수 있는 기회도 많았습니다. 따라서 저와 함께 연구하는 학생들과 공동연구를 하는 전세계 연구자들의 도움과 협력이 없었다만 오늘의 연구결과도 없었을 것 입니다. 한국인 노벨상 수상자 한국에서 노벨상이 아직 나오지 않는 것에 대하여, 그리고 이웃나라 일본과 비교해서 노벨상 수상자가 없는 것에 대하여 전국민이 매우 안타깝게 생각하고 있는 것 같습니다. 연구자의 한 사람으로서도 안타깝게 생각합니다. 하지만 한국은 일본과 유럽 등에 비해 과학기술 분야에서 역사가 그리 오래되지 않았습니다. 많은 노벨상 수상자와 국가가 그러했듯이 기초와 응용 모든 분야에서 오랜 연구기간과 연구의 성과를 단기간에 요구하지 않고 기다려주는 문화가 필요할 것 같습니다. 우리나라 연구자들은 대부분 혼신의 열정으로 연구에 임하고 있을 것으로 생각하고 있습니다. 그리고 대부분의 연구자들은 자신들이 만들어 낸 연구의 성과가 국가의 위상을 높이고 인류의 행복에 기여하길 바라고 있습니다. 한국의 경제력이 세계 10위가 될 수 있었던 비결에 연구개발의 노력 덕분이라는 인식이 자리잡고 있습니다. 이제 한국도 연구개발에 적극적인 투자를 하고 있고 연구성과를 요구하는 것 보다 기다려주는 문화도 차츰 정착되고 있기 때문에 앞으로는 노벨상 수상자가 많이 배출될 것 기대합니다. 연구발전방향 제언 장기적인 학문 발전을 위해서는 연구자들이 마음 놓고 즐겁게 연구에 매진할 수 있는 환경을 만들어 주는 것이 필요할 것 같습니다. 연구현장의 생생한 이야기를 가감 없이 전달되어 반영될 수 있는 시스템도 필요할 것 같습니다. 연구자들이 연구에 매진하여 보다 가치 있는 연구결과를 만들 수 있도록 보상을 강화하는 등의 방안을 개발할 필요도 있습니다. 글로벌프론티어 사업과 같은 큰 규모의 집단 연구도 필요하며, 개인 연구자의 창의적 연구를 도와주는 창의과제와 같은 과제를 더 확장하여 우수한 연구자를 발굴할 필요가 있습니다. 무엇보다도 과학기술자가 존경 받고 존중 되는 문화가 정착되어 연구자가 자부심을 가지고 연구할 때 과학기술의 지속적 발전도 가능할 것으로 생각됩니다. 세계연구자들을 위해 과학기술은 21세기에 들어오면서 기하급수적으로 발전하고 있습니다. 새로운 기술이 끊임없이 나타나고 존재하는 기술이 빠르게 사라지는 모습을 느낄 수 있는 시대에 살고 있습니다. 소비자와 시장이 요구하는 기술은 기초기술 못지않게 중요합니다. 미래의 사회를 정확하게 인식하고 현재를 설계할 수 있는 연구자의 자세가 필요한 때 입니다. 최근의 추세로 보면 응용분야에서는 새로운 기술이 상업화되는 경우 노벨상의 대상이 되는 것을 봅니다. 새로운 기술은 하루 아침에 만들어 지지 않습니다. 여러 번의 개선기술을 통해 완전히 새로운 기술이 탄생될 수 있습니다. 한 분야에서 집적된 지식이 주변기술과 융합될 때 완전히 새로운 기술이 나올 수 있을 것으로 생각됩니다. 이러한 모든 것이 가능하기 위해서는 연구자 개인과 국가의 벽을 허물고 공동연구를 하길 권합니다. 오늘 우리가 개발한 기술의 생명은 그리 길지 않다는 생각으로 새로운 기술에 끊임없이 도전한다면 우수한 기술이 많이 나올 것이라고 믿어 의심치 않습니다.

  • 상처 봉합하고 사라지는 다공성 나노입자 개발

    화학공학/고분자공학부 이기라 교수

    상처 봉합하고 사라지는 다공성 나노입자 개발

    피부 상처에 바르면 치료 후 녹아서 사라지는 물질 화학공학/고분자공학과 이기라 교수팀과 김재윤 교수팀은 공동연구를 통해 찢어진 피부 상처에 바르면 상처가 빠른 시간 내에 강하게 봉합되고, 상처가 치료된 후 녹아 사라지는 다공성 나노입자 용액을 개발했다. 피부에 난 상처에 다공성 실리카 나노입자를 바르면 나노입자의 높은 표면적 때문에 양쪽 피부 상처 부위의 생체고분자가 표면적이 높은 다공성 나노입자의 표면에 강하게 흡착해 상처가 쉽게 봉합된다. 특히, 연구진은 다공성 나노입자의 기공의 크기를 조절하여 기공이 없는 나노입자에 비해 10배 이상 적은 양을 쓰고도 10배 이상의 접착 강도를 보이는 것을 확인했다. 연구진은 동물실험을 통해 기존의 실을 이용해 꿰매는 방식이나 최근에 상용화된 화학접착제를 활용한 것에 비해 상처 치료 방법이 매우 간단하며, 생체적합성이 높고, 상처 치료 이후 흔적이 전혀 남지 않는 특징이 있음을 밝혔다. 상처가 봉합된 후에는 몸속에 있는 여러 가지 이온들 때문에 다공성 실리카 입자가 쉽게 분해됨으로써, 나노입자가 몸에 전혀 남아 있지 않아 생체적합성이 우수한 상처봉합제로의 활용 가능성을 확인했다. 본 연구는 연구재단의 선도연구센터, 다공성 나노입자 소재은행의 지원으로 수행되었으며, 계면 재료 분야의 세계적 권위지인 ACS Applied Materials and Interfaces (Impact Factor:7.504) 8월 24일자 온라인에 게재*되었다. *논문명: Colloidal Mesoporous Silica Nanoparticles as Strong Adhesives for Hydrogels and Biological Tissues *저자: 김주형 (연구원), 김호대 (석사과정), 최영진 (박사과정), 이두성 (교수), 김재윤 (부교수), 이기라 (부교수) 연구팀은 향후 나노 입자의 기공 내에 치료물질을 도입하여 봉합과 동시에 치료기능까지 보유한 다공성 나노입자를 개발하기 위한 연구를 진행 중이다.

  • 수출에 따른 학습에 대한 다중 중재 모형(Multimediation model): 수출에 의한 생산성 증가 분석

    SKK GSB 케일럽세 교수

    수출에 따른 학습에 대한 다중 중재 모형(Multimediation model): 수출에 의한 생산성 증가 분석

    수출로인한 학습은 기업이 해외 수출을 통해 학습하고 이러한 학습을 통해 생산성을 높이는 현상을 설명한다. 이 현상은 국제 비즈니스, 경제, 경영전략 등 여러 분야에서 연구되고 있다. 몇몇 연구자들은 이 현상을 설명할 경험적 증거들을 찾아냈다. 글로벌 시장은 경쟁 속에서 성장하고 있다. 수출을 통한 학습(LBE, Learning by Exporting)에 대한 완벽한 이해는 학계, 경영자, 그리고 정책 입안자들에게 유용한 지식이 될 것이다. 최근 Caleb H. Tse 교수와 공동 연구진들이 발표한 논문은 이전의 연구들이 수출을 통한 학습 효과의 실존 여부를 밝히는 것에만 집중했지 그것으로 인해 발생하는 정교한 메커니즘에 대해서는 간과해 왔다고 주장한다. 집필자들은 LBE효과의 중재 메커니즘(mediating mechanism)을 검증하는 이론적 모형을 개발하였고 , 인적자원의 향상 뿐만 아니라 혁신의 특정 매커니즘 및 생산능력의 향상을 통해 기업이 지식을 습득하고 학습하며 더욱 생산적이 된다는 이론을 제시하였다. 본연구진은 2001년부터 2007년까지 7년 동안 250,000개의 중국 소재 기업 데이터를 분석한 결과 LBE효과뿐만 아니라 이러한 중재 메커니즘의 명확한 경험적 증거들을 발견했다. 또한, LBE효과의 다양한 경계 조건(boundary conditions)들도 밝혀냈다. 수출 비중이 중간 정도인 업종이나 신제품 개발 비중이 중 또는 상인 민간기업들은 국영 기업들에 비해 더 많은 학습을 한다. 본연구는 기업이 수출을 통해 생산성을 높일 수 있다는 확인함으로써 얻을 수 있는 이점을 분명히 말한다. 또한, 정책 입안자들이 기업과 업계가 LBE효과를 자본화하는 환경을 어떻게 조성해야 하는지도 제시한다.

  • 동태적 선거모형을 이용한 미국 주지사의 임기제한에 대한 실증연구

    경제학과 윤참나 교수

    동태적 선거모형을 이용한 미국 주지사의 임기제한에 대한 실증연구

    이 연구는 정치경제학 분야에서 널리 이용되고 있는 동태적 선거모형 (dynamic games of electoral competition)을 실증분석하는 방법에 대해 연구하였다. 현대 민주주의사회에서 선거는 큰 역할을 하고 있다. 선거를 통해 유권자들은 자신들과 정치적 성향이 비슷한 후보에 대한 지지를 나타내는 한편 업무수행 능력이 떨어지는 정치인은 재선에 실패해서 물러나게 하기도 한다. 이러한 선거를 이론적으로 분석한 선행연구들은 정치인의 임기를 제한하는 임기제한제도와 같은 선거제도가 선거결과와 유권자의 후생에 큰 영향을 줄 수 있다고 밝혔다. 하지만 이에 대한 실증연구는 미비하였다. 본 논문에서는 계량경제학적 방법론을 적용해서 선거에 대한 이론적 모형을 실증분석 하는 방법을 제시하고 더 나아가 미국의 주지사 선거 자료를 이용해 실증분석 결과를 제시하였다. 실증분석 결과 상당수의 정치인들은 재선에 성공하기 위해 첫번째 임기에 의도적으로 온건한 (moderate) 정책을 선택해서 많은 유권자의 지지를 받으려 하는 것으로 나타났다. 또한 정치인들의 정치적 성향은 정당간에 큰 편차가 있는반면 업무수행 능력은 정당간에 큰 편차가 나타나지 않았다. 유권자들은 후보들의 정치적 성향과 업무수행 능력 사이에서 상당한 trade-off 를 직면하게 되고, 실제로 더 능력있는 후보일 경우 덜 온건한 정치성향을 보이더라도 지지하는 것으로 나타났다. 마지막으로 미 주지사의 임기를 2기로 제한하는 임기제한제도가 유권자의 후생을 6%정도 하락시키는 것으로 나타났다. 하지만 임기가 늘어남에 따라 기존정치인에 대한 불신 혹은 피로감등으로 인해나타나는 부정적 효과 (negative tenure effect)가 조금만 더 커져도 임기제한은 유권자의 후생을 증진시키는 제도가 될 수 있음을 보였다. 윤참나 교수는 “이번 연구의 성과는 이론적 분석에만 머물고있던 선거제도의 대한 기존의 논의를 통계적 방법을 이용해 이론에 기반한 실증분석 (theory-based estimation) 으로 발전시킬 수 있는 중요한 분석의 틀을 마련한 것이다. 본 연구에서 고려한 미국의 주지사 선거뿐만 아니라 향후에는 세계 각국의 다양한 선거제도들을 보다 심도있게 분석할 수 있을 것으로 기대된다.” 라고 연구의 의의를 설명하였다. 본 연구는 경제학분야 최고의 저널인 American Economic Review에 게재 되었다.

  • 국제우주정거장의 대형 우주실험에 국산 최첨단 기기 최초 설치

    물리학과 박일흥 교수

    국제우주정거장의 대형 우주실험에 국산 최첨단 기기 최초 설치

    물리학과 박일흥 교수 연구팀이 제작한 최첨단 실리콘 전하량 검출기가 국제우주정거장(ISS)에서 우주의 비밀을 탐구한다. 세계 최고성능의 이 검출기는 미항공우주국(NASA)의 ISSCREAM이라 불리는 대형우주실험의 가장 중요한 기기로써, 14일 미국 케네디 우주센터(NASA-KSC)에서 성공적으로 발사되었다. 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구자지원사업 및 도약연구지원사업의 지원을 받아 ISSCREAM 고에너지 우주선 관측 NASA 프로젝트에서 가장 중요한 전하량 정밀 측정을 위한 대형 반도체 검출기를 순수국내기술로 개발, 우주인증에 성공, NASA에 인도했다. 미국의 에너지 검출기와 함께 케네디 우주센터에서 최종 조립과 시험을 마친 후, 8월 14일 SpaceX사의 Dragon 우주운반선에 실려 국제우주정거장 외부 모듈에 설치되어 적어도 3년간 우주임무를 수행할 예정이다. 크기 1 제곱미터, 무게 150kg의 검출기는 NASA의 고에너지우주선 측정 실험에 주 실험기기로 탑재되었다. 순수 국내기술로 제작한 것으로 우주에서 사용되는 검출기로는 최대 크기이며 네 개 층으로 배치된 실리콘 센서들이 우주선의 성분을 세계 최고 성능인 99%의 정확도로 측정한다. 2011년 NASA는 ISSCREAM 프로젝트 승인과 함께, 한국 연구진에게 두 개의 주 실험기기 중 하나를 담당해 줄 것을 요청해 온 데 따른 것이었다. 검출기 개발과 제작은 한국전자통신연구원 및 중소기업들의 협조아래 성균관대학교가, 우주환경시험은 한국생산기술연구소가 맡는 등 모든 과정을 국내에서 진행하였다. 박일흥 교수는 “국제우주정거장의 대형 우주실험에 국산 최첨단 기기를 설치하는 것은 처음으로 NASA의 주요 우주프로젝트에서 주 탑재기기를 담당한, 실질적, 핵심적, 동반자적 지위로 참여한 사례”라고 의의를 밝혔다.

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