성균관대학교

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  • 인공 시아노박테리아를 개발하여 이산화탄소로부터 고부가 파네신 화합물 합성

    식품생명공학과 우한민 교수

    인공 시아노박테리아를 개발하여 이산화탄소로부터 고부가 파네신 화합물 합성

    식품생명공학과 우한민 교수 연구팀은 미생물 대사공학기술을 이용한 새로운 기술을 발표했다. 인공 시아노박테리아의 광합성을 이용해 이산화탄소로부터 범용 파네신 화합물을 생산할 수 있는 원천기술을 확보하였다. 우한민 교수 연구팀의 연구 성과는 미국화학회에서 발간하는 국제학술지 ‘농업 및 식품화학 저널 (Journal of Agricultural and Food Chemistry)’에 12월 6일자 65권 48호 표지논문으로 선정되었다. 우한민 교수와 이현정 박사후연구원 연구팀은 대사공학기술을 이용해 미생물 내 여러 효소 반응으로 이루어진 대사회로를 재구성해 원하는 기술을 만들 수 있으며, 이 기술을 시아노박테리아에 도입하여 이산화탄소로부터 우리가 원하는 물질을 생산하는 연구성과를 이루어냈다. 본 연구를 통해 사과껍질에 존재하는 유전자를 인공적으로 시아노박테리아에 넣어서 파네신을 생산했으며 엄청난 양의 사과를 수집하고 그 안에서 파네신을 추출하는 대신, 시아노박테리아의 광합성을 이용해 이산화탄소로부터 직접 파네신을 합성하기 때문에 그 생산속도가 훨씬 빠르다고 강조했다. 우한민 교수는 “우리 연구가 갖는 가장 큰 장점은 탄소 순환형 생산기술이다. 석유계 비료를 이용해 얻은 비옥한 땅에서 성장이 가능한 일반 식물과는 다르게 시아노박테리아를 이용한 광배양은 척박한 땅에서도 가능하기 때문이다. 아직 연구단계이기 때문에 생산량과 효율 안정성을 높이고 대량화 연구가 가능하도록 지속적인 연구를 하는게 필요하며 향후에는 이산화탄소를 저감할 수 있는 동시에 고대 지구 생태계에 시아노박테리아가 산소를 제공했던 것처럼 앞으로 더 유익이 되는 기술로 성장할 수 있을 것이다.” 라고 설명하였다. 이번 성과는 한국 이산화탄소포집및처리 (Korea CCS) 2020사업과 학문후속세대양성사업의 지원을 받았다.

  • 고성능/다기능의 다중층 그래핀이 합성된 금속 및 합금 Hybrid 나노 입자 제작과 교내 산학협력연구 성과기여

    신소재공학부 서수정 교수

    고성능/다기능의 다중층 그래핀이 합성된 금속 및 합금 Hybrid 나노 입자 제작과 교내 산학협력연구 성과기여

    산학협력관련 서수정 교수는 정보통신용 신기능성 소재 및 공정연구센터 소장으로서 산업자원부로부터 1999년 지역기술혁신센터(TIC)를 지정 받아 반도체공정 클린룸, 초정밀 재료분석 장비 등 연구장비 인프라를 구축하였고 2002년 과학기술부로부터 지역협력연구센터(RRC)를 지정받아 TIC 사업으로 구축한 장비를 활용하여 연구개발 사업을 수행하였으며 2006년 산업자원부로부터 지역혁신센터(RIC)를 지정받아 교내 산학협력 연구 기반 및 인프라를 확충과 반도체 공정관련 인력양성 사업, 이공계 미취업자 교육, 산학연 네트워크 및 기술교류회, 공정기술지원 등 다양한 교육 사업과 기업지원 사업들을 지속적으로 운영하고 있다. 최근에는 2012년 산업자원부 지정 스마트부품 도금산업 고부가가치화 지원사업단(RIS), 2017년 경기도 지역협력연구센터(GRRC)와 한국전력 에너지 클러스터 사업 거점대학으로 선정되어 표면처리 분야와 첨단 센서 분야로 연구 범위를 넓히며 교내 산학협력의 교두보 역할을 하고 있다. 연구관련 신소재공학부 자성재료 연구실은 최근 3년간 기술이전 12건, 국내외 특허 등록 22건(국외 7)등의 성과를 올리고 있으며 최근에는 송영일 연구교수를 주축으로 환경적으로 유해하지 않고 제조공정이 간단한 공정(금속선을 이용한 고전압 폭발법)으로 고성능/다기능의 다중층 그래핀이 합성된 금속 및 합금 hybrid 나노 입자를 연구하여 복합 도금용 Additive, 잉크, 페이스트, 자성 유체, 에너지 저장 소재, 바이오 및 센서 소재에 효과적으로 적용할 수 있는 소재를 개발했다. 다중층 그래핀이 합성된 금속 나노 입자는 금속 코어에 다중층의 그래핀이 합성되어 있는 독특한 구조 때문에 일반적으로 금속입자가 외부 환경에서 갖는 문제점인 특성 저하와 산화 문제에 대한 단점을 해결할 수 있어 다양한 분야에 적용 및 활용이 가능하며 단위 부피당 높은 표면적과 나노 사이즈의 양자 효과에 의해 자기적, 광학적, 전기적으로 독특한 특성을 가지고 있다. 본 연구진은 현재의 전기폭발법을 통한 다중층 그래핀 금속코어 나노입자 연구 외에 공침법을 통해 더욱 다양한 금속 코어를 가진 나노입자 합성 기술을 개발 하고 있다. 또한 기존의 연구로 대면적 그래핀 합성 기술을 이용한 에너지 저장 소자 분야의 응용을 통해 향상된 전지소자 특성 결과를 얻었다. 향후 다중층 그래핀 금속 코어 나노입자와 이를 접목시켜 소재에서 소자로써의 Application 적용을 개발하기 위한 연구를 진행 하고 있다.

  • 실용화를 통하여 입증된 전문 서비스 로봇 기술

    기계공학부 최혁렬 교수

    실용화를 통하여 입증된 전문 서비스 로봇 기술

    1995년 설립된 지능로봇 및 메카트로닉스 시스템 연구실(Intelligent Robotics and Mechatronic System Laboratory, 최근에 Robotics Innovatory로 변경, 이하 RI)는 최혁렬교수(성균관대 기계공학부)의 지도하에 지난 20년간 지능형 배관 검사 로봇, 초장대 교량 검사 로봇, 빌딩청소로봇, 상하수도관 탐사/보수로봇, 사족보행 로봇기술 등 필드로봇기술과 다지 다관절 로봇손 조작 기술, 고분자 소재를 이용한 소프트 액추에이터 및 센서기술, 로봇용 인터렉션센싱기술 등에 관하여 정부 및 산학과제를 활발하게 수행하고 있으며 UCLA, UNLV, Qatar대학 등과 국제협력을 활성화하고 있다. 이중 MRINSPECT VII는 최교수가 15년간 수행해온 배관로봇기술을 집약한 지능형 도시가스배관 검사 로봇 MRINSPECT Series의 최신 로봇으로 수직, 수평, 곡관, 분기관등 다양한 배관들로 구성된 8인치 도시가스 배관내부를 자체적으로 탑재된 센서를 이용 주행, 검사할 수 있는 로봇이다. MRINSPECT VII은 가동중인 고압 도시가스 배관내부에 투입이 되어 외부의 전원공급이 없이 1km이상을 주행하며 배관내부를 스캔할 수 있도록 설계된 로봇으로 최근 실배관에서 시험운전을 끝내고 실용화를 앞두고 있다. 또한, MRC^2 IN Series는 교량검사를 목적으로 개발한 로봇으로 이들 중 MRC^2 IN-II는 현수교의 케이블 유지/보수를 위해서 개발한 로봇으로 교량에 설치된 케이블위를 100이상 주행할 수 있는 로봇으로 최근 인천에 있는 대한민국 최대의 현수교인 영종대교에서 실증을 마친 바 있다. 로봇용 인터렉션 센싱 기술은 로봇에 작용하는 힘, 토오크, 근접거리등를 센싱하는 기술로 최교수는 이를 위한 정전용량형 센싱기술 및 다수의 특허를 보유하고 이를 기술이전/상업화하여 국내시장은 물론 세계적으로 로봇센싱기술을 선도하고 있다. 최근에 판매하고 있는 RFT Series는 6축 힘/토오크를 동시에 센싱할 수 있는 로봇용 센서로 미국/일본의 제품들이 선정해 왔던 국내 및 세계시장에 판매를 확대하고 있다. 관련하여 최교수는 2건의 토오크 센서기술의 기술이전을 한 바 있으며 근접센서기술의 상용화를 위한 연구를 진행하고 있다. 최교수는 로봇기술의 실용화 뿐만이 아니라 170편이상의 SCI논문과 130건이상의 국내외 특허등록실적, 380건이상의 국내외학술회의 발표, 16건의 저서를 발표한 바 있어서 학술적으로도 탁월한 능력을 보여주고 있다. 최교수는 2014년 국내 로봇산업 발전에 기여해 온 공으로 대한민국 로봇대상(산업부장관상) 수상, 한국로봇학회 오준호 학술상, 특허기술상 세종대왕상/지석영상, 2016 올해의 10대 기계기술상, IEEE ICRA Best Human Robot Interaction Paper Award등 권위 있는 상들을 수상한 바 있으며 2018년부터 한국로봇학회 회장직을 수행할 예정이다(연구실 홈페이지 http://mecha.skku.ac.kr).

  • 2차원 자성반도체 광학 이용한 격자구조 파악 차세대 전자소자 스핀트로닉스 소자연구에 기여할 것

    기계공학부 이창구 교수

    2차원 자성반도체 광학 이용한 격자구조 파악 차세대 전자소자 스핀트로닉스 소자연구에 기여할 것

    기계공학부 이창구 교수와 포항공과대학 류순민 교수팀은 새로운 2차원 소재인 자성반도체의 구조적 특성을 다양한 광학적 기법을 이용해 분석했다. 그래핀으로 대표되는 2차원 소재는 원자수준의 두께임에도 전기적, 기계적, 화학적 성질이 탁월한 다양한 물성이 존재해 차세대 전자 및 광자소자로 많은 주목을 받고 있다. 최근 연구하고 있는 이황화몰리브덴 같은 2차원 금속칼코겐은 주로 2가지 원소가 결합해 다양한 전기적 특성을 발휘해 유연반도체 및 디스플레이등에 사용될 것으로 기대하고 있다. 기존에 연구된 2가지 원소로 구성된 2차원소재 (2원계 2차원소재)는 물리적 성질 가운데 자성을 띄는 소재가 없었다. 지금까지 반도체 재료로 광범위하게 쓰이는 실리콘은 집적도를 높이기 위한 공정에서 거의 한계에 왔다. 이에 기초과학자들은 차세대 전자소자의 작동방식 및 새로운 소재를 발굴해야 할 시점에 새로운 대안을 모색하고 있다. 과학계에서는 가장 유망한 소자로 자성을 이용해 전하와 스핀을 제어하는 스핀트로닉스(spintronics) 소자를 들고 있다. 2차원 자성반도체는 고집적도의 스핀트로닉스 소자를 구현할 후보물질이 될 것으로 보고 있다. 연구팀은 이러한 2차원 자성반도체중 하나인 삼원계물질 CrPS4(황화인크로뮴)의 원자구조를 간단한 광학현미경과 라만분광법으로 규명하고 투과전자현미경 등으로 이를 확인했다. 이 물질은 반자성 물질로써 원자층 내의 구조가 비등방성을 가진 물질이다. 이러한 방향에 따라서 광학적, 전기적 물성이 달라질 수 있다. 이 성질을 이용해 광학현미경에서 편광을 조사해 반사된 빛을 포착하면 결정의 방향에 따라 명암이 달라져 그 구조를 명확히 알 수 있다. 연구팀은 이를 이용하여 투과전자현미경과 같은 값비싼 장비를 사용하지 않고도 결정구조를 명확하게 확인할 방법을 개발했다. 이 방법은 2차원 자성반도체의 반도체 및 자성 특성의 비등방성을 연구하는 간단하고 강력한 도구이다. 현재 초보적 수준인 2차원 자성반도체의 연구를 쉽게하고, 차세대 전자소자인 2차원소재 기반의 스핀트로닉스 소자 연구에 큰 기여를 할 것으로 예상한다. 본 연구는 ‘ACS nano’ 온라인판 10월 25일자에 게재되었으며 광학기술정보통신부와 정보통신기술진흥센터에서 지원하는 사업이다. ETRI와 공동으로 수행하는 ‘차세대 신기능 스마트디바이스 플랫폼을 위한 대면적 이차원소재 및 소자 원천기술 개발’의 일환으로 개발되었다.

  • 인플루엔자 및 폐렴구균 질환 동시 예방 백신 개발

    약학과 이동권 교수

    인플루엔자 및 폐렴구균 질환 동시 예방 백신 개발

    약학과 이동권 교수와 국제백신연구소 송만기 박사 연구팀은 공동 연구로 “약독화 Pep27 변이주 접종으로 인플루엔자 바이러스와 2차 폐렴구균 감염을 방어하는 백신을 세계 최초로 개발”하여 새로운 형태의 백신 개발 가능성을 제시해 감염질환 상위 10% 이내 전문 학술지인 Journal of Infectious Diseases (IF: 6.27) 11월 14일자 온라인판에 단보로 게재되었다. 이교수팀은 pep27 변이주 생백신 접종이 인플루엔자 바이러스 감염 후 폐렴구균 2차 감염을 방어한다는 사실과 이 과정에서 인플루엔자 바이러스 감염 자체를 비특이적으로 방어한다는 사실을 최초로 발견하였다. 본 연구를 통해 pep27 변이주 생백신을 접종하면 다양한 혈청형에 대한 항체가 유도되며, 폐렴구균 2차 감염 후, 폐에서 세균의 집락형성이 감소함을 확인하였다. 또한 백신 접종 후, 인플루엔자를 감염시켰을 때 대표적 증상 중 하나인 체중이 감소되지 않는다는 것과 폐에서 바이러스 수가 감소한다는 것을 밝혔다. 연구를 수행한 이동권 교수는 “한 가지 병원체에 대해서만 방어 효과를 가지는 기존의 백신과 달리 비특이적으로 두 가지 이상의 병원체를 동시에 방어할 수 있는 새로운 개념의 백신”이라고 연구의 의의를 설명했다. 본 연구는 과학기술정보통신부 기초연구지원사업(중견연구자지원사업)으로 연구를 수행했다.

  • 에너지 저감형 정삼투-저압 분리막 수처리 시스템 개발 및 정삼투 기반 수처리 기술 초기막오염 현상 규명

    수자원전문대학원 장암 교수

    에너지 저감형 정삼투-저압 분리막 수처리 시스템 개발 및 정삼투 기반 수처리 기술 초기막오염 현상 규명

    공과대학 건설환경시스템 공학과 및 수자원학과 장암 교수 연구팀은 정삼투-저압 분리막 수처리 시스템을 단독으로 개발하여, 세계적 권위의 학술지인 Nature지의 자매지인 “Scientific Report (제1 저자 박사과정 임승주) (Impact factor=4.259, 종합과학분야 JCR 상위 15% 저널)”에 2017년 11월 06일 자에 논문 (온라인)을 게재하였다. 또한, 실제 하수를 적용한, 세미파일럿규모의 나권형태 정삼투 공정에서 발생할 수 있는 초기 유기막오염현상을 막표면 분석법을 활용해 규명하였고, 세계적 권위의 학술지인 “Chemical engineering journal (제1 저자 박사과정 임승주) (Impact factor=6.216, 화학공학분야 JCR 상위 4.5% 저널)”에 2017년 11월 02일 자에 논문을 게재를 확정하였다. 정삼투 (Forward Osmosis, FO) 기술은 양측용액 (공급 및 유도용액)의 삼투압(농도) 구배를 기반으로한 수처리 기술로써, 학계 및 산업계에서 활발이 연구되고 있으며, 역삼투 기반 해수담수화 기술의 대체할 수 있는 차세대 담수화 기술로 각광받고 있다. 일반적으로, 정삼투 기술은 고농도의 유도용액으로부터 유도용질을 분리하는 후처리 기술이 요구되므로, 적절한 후처리 기술을 개발하는 많은 연구 및 시도가 이루어져 왔다. 하지만, 후처리 기술의 높은 운전압력 (에너지)는 정삼투 기술의 한계로 지적되고 있으며, 저에너지 후처리 기술 또는 후처리기술을 요구하지 않는 신개념 정삼투 공정 개발이 시급한 실정이다. 장암 교수 연구팀은, 본 연구에서 유도용액 부피증가압을 후단 저압분리막의 운전에너지로 활용 할 수 있는, 수처리 시스템 디자인을 최초로 고안하고 개발 하였다. 이번 연구를 통해, 기존 정삼투 공정의 한계점을 개선하고 정삼투 공정의 실용화 가능성을 높이고 새로운 정삼투 기술분야의 연구 방향성을 제시하였다는 점에서 연구의 가치가 매우 높다. 또한, 나권형태의 정삼투 엘리먼트는 현재 상용화된 엘리먼트 형태 중 가장 보편화된 형태로써, 역삼투 기반 해수담수화 기술의 모듈형태와 유사하다는 특징을 가지고 있다. 현재까지, 정삼투 막오염현상의 규명은 실험실 규모 (Lab-scale)에서 진행되거나, 모방 막오염물질을 활용하여 이를 규명하는데 국한되어 있다. 하지만, 실제 공정 (element scale or pilot scale)에 그 결과를 적용하기엔 운전조건과 엘리먼트의 구조적특징에 따른 한계가 존재한다. 장암 교수 연구팀은, 실제 공정에서 발생 할 수 있는, 초기 막오염현상을 명확히 규명하기 위해 나권형태 정삼투 엘리먼트가 적용된 정삼투 공정에 하수를 적용하였을 때, 발생하는 초기 막오염현상을 막표면 분석법을 통해 규명하였다. 본 연구를 통해 도출된 연구결과는 현재까지 진행된 정삼투 공정의 막오염현상을 포괄적으로 이해하고 실제 공정에서 발생하는 막오염현상을 예측이 가능하다는 점과 정삼투 개발 기술의 신뢰도와 결과들을 전반적으로 이해하는데 활용될 수 있다는 점에서 연구의 가치는 매우 높다. 이번 연구를 총괄적으로 지도한 성균관대학교 장암 교수는 “본 연구결과들은 차세대 수처리 기술인 정삼투 기술의 한계를 극복하고, 새로운 공정에 따른 연구분야를 개척하였다는 것에 큰 의미가 있고, 또한 막오염 현상의 이해는 정삼투 기술개발의 필수적인 요소기 때문에 연구결과가 매우 가치가 있을 것” 이라고 전했다. 본 연구를 바탕으로 게재된 논문의 제 1저자인 임승주 박사과정은 연구결과를 바탕으로, 2017년 국제해수담수화 워크샵 (International Desalination Workshop 2017)에서 국토교통부 장관상을 수여하였다. 본 연구는 국토교통과학기술진흥원의 플랜트 연구사업인 정삼투-역삼투 융합공정 고도화 기술 및 한국연구재단의 중견연구사업인 삼투기반 분리막 공정에서의 비가역성 오염물질저감 및 형태학적 모니터링연구를 통해 수행되었다. *논문명: New concept of pump-less forward osmosis (FO) and low-pressure membrane (LPM) process *논문명: Organic fouling characterization of a CTA-based spiral-wound forward osmosis (SWFO) membrane used in wastewater reuse and seawater desalination

  • 이산화티타늄 나노입자 크기에 따른 밴드 정렬 변화 규명

    화학과 이진용 교수

    이산화티타늄 나노입자 크기에 따른 밴드 정렬 변화 규명

    자연과학대학 화학과 이진용 교수 연구팀은 스페인 바르셀로나 대학교 일라스 교수 연구팀과 공동으로 이산화티타늄의 나노입자 크기에 따른 밴드 정렬 변화를 양자계산을 통해 규명하여, 세계적 권위의 물리화학분야 학술지인 ‘Journal of Physical Chemistry Letters (IF=9.353, 물리, 원자, 분자 및 화학분야 JCR 상위 1.4 % 저널)’에 2017년 11월 16일 자에 논문으로 게재하였다. 이산화티타늄은 광촉매 소재의 원료 물질로서 학계 및 산업계에서 가장 많이 활용되고 있고, 통상 광촉매 효율을 높이기 위해서 아나타제와 루타일 다형체를 갖는 나노입자들을 섞어서 사용하고 있다. 현재까지 여러 실험들을 통해 두 다형체 사이의 밴드 정렬 형태를 규명하려는 시도가 이루어져 왔지만, 다양한 실험 조건의 통일성과 이산화티탸늄 나노입자 샘플의 균일성이 우선적으로 보장되어야 하는 어려움을 가지고 있었다. 이러한 이유로 각 실험들에 따라 서로 다른 밴드 정렬 형태가 보고 되어 왔고, 지금까지 하나의 통합된 밴드 정렬 형태에 대한 의견 일치가 이루어 지지 않았다. 이진용 교수 연구팀은 이번 연구에서 양자계산을 활용해 나노입자들의 크기에 따른 밴드 정렬 변화를 최초로 규명하였다. 이번 연구를 통해 예측된 밴드 정렬 변화 경향성은 현재까지 진행된 다양한 이산화티탸늄 광촉매 실험 결과들을 통합적으로 이해하는데 광범위하게 활용될 수 있다는 점에서 연구의 가치가 매우 크다. 이번 연구를 주도한 성균관대 이진용 교수는 “본 연구가 이론적 예측 결과이지만 상업적으로 가장 활발히 활용되는 이산화티탸늄 소재인 Degussa P25의 밴드 정렬 형태를 올바르게 예측하고 있고, 우리가 최초로 규명한 나노입자 크기 효과는 실제 실험에서 이산화티타늄 샘플에 따라 변하는 광촉매 효율의 차이를 이해하는데 매우 유용한 기초 정보가 될 수 있을 것“ 이라고 전했다. 이 연구는 논문의 제 1저자인 고경철 박사가 수혜 받은 한국연구재단의 리서치펠로우 지원사업 및 대용량 양자계산 수행을 위해 신청한 한국과학기술정보연구원의 슈퍼컴퓨터 연구지원사업을 통해 수행되었다. *논문명: Size-Dependent Level Alignment between Rutile and Anatase TiO2 Nanoparticles: Implications for Photocatalysis

  • 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.

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