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면역 광역학치료제 개발

전통적인 광역학 치료요법의 한계점을 해결하기 위해 ROS 생성 방식의 전환을 통한 PDT 효과의 제고와 면역치료와의 통합으로 암의 재발을 방지할 수 있는 방법 연구

화학과 이진용 교수 · 임종현 연구원

면역 광역학치료제 개발

화학과 이진용 교수 연구팀(공동 제1저자 임종현 박사)는 Dixian Luo(화중과기대 선전병원), Quan Liu(화중과기대 선전병원), Jonathan L. Sessler (텍사스 대학교), 김종승(고려대학교) 교수가 이끄는 연구팀과 공동연구를 통해 면역 광역학치료요법(IPDT)에 사용될 수 있는 새로운 lutetium texaphyrin 코어의 광감응제(PS)인 LuCXB 시스템을 개발했다. 해당 연구는 “Lutetium Texaphyrin-Celecoxib Conjugate as a Potential Immuno-Photodynamic Therapy Agent” 라는 제목으로 2024년 7월에 Journal of the American Chemical Society (IF: 14.4)에 게재되었다. 전통적인 광역학 치료요법은 암 치료를 위한 비침습적인 치료요법으로서 유망한 도구이지만, 암세포 주변부의 저산소증으로 인해 활성산소종(ROS) 생성이 저해되어 치료효율이 감소하거나, 종양의 완전한 제거나 암의 재발 및 전이를 방지하는데 실패하는 등의 한계점을 보여왔다. 이 연구에서는 이러한 한계점을 해결하기 위해 ROS 생성 방식의 전환을 통한 PDT 효과의 제고와 면역치료와의 통합으로 암의 재발을 방지할 수 있는 방법이 연구되었다. 이 연구에서 개발된 LuCXB 시스템은 Lutetium texaphyrin 구조를 통해 종양 조직에 선택적으로 축적됨으로써 암 세포 주변부에 효율적으로 작용할 수 있으며, aqueous 환경에서 Celecoxib 구조와의 상호작용을 통해 ROS 생성에서 type II 메커니즘을 type I 메커니즘으로 전환하여 저산소증 환경에서의 ROS 생성 효율을 높일 수 있었다. 이진용 교수팀은 이러한 LuCXB 시스템에 대해 비단열 분자동역학(NAMD) 시뮬레이션과 범밀도함수이론(DFT) 계산 등을 통해 수용액 환경에서의 폴딩 구조와 그에 따른 에너지 상태 변화를 규명함으로써 ROS 생성 메커니즘 전환에 대한 이론적인 근거를 제시하였으며 reference 시스템들에 대해 속도론적인 관점에서의 ROS 생성 효율의 차이에 대해서도 확인하였다. 본 연구에서 개발된 새로운 광감응제를 통해 암 치료를 위한 광제어 치료법 발전에 기여할 것으로 기대된다. *논문명:Lutetium Texaphyrin-Celecoxib Conjugate as a Potential Immuno-Photodynamic Therapy Agent.
- No. 281
- 2024-10-04
- 1878
EGFR 또는 ALK 변이 비소세포폐암 환자 대상면역치료 병용요법의 3상 임상 연구 발표

성균관대학교 삼성서울병원 안명주 교수 연구팀이 EGFR 또는 ALK 변이가 있는 비소세포폐암(NSCLC) 환자를 대상으로 한 3상 임상 연구에서 면역치료제 아테졸리주맙(Atezolizumab)과 항혈관신생억제제인 베바시주맙(Bevacizumab), 항암화학요법을 병용한 치료가 유의미한 임상적 효과를 보였다고 발표했다. 이번 연구는 EGFR 또는 ALK 변이 비소세포폐암 환자에서 표적치료제(TKI) 저항성 발생 후 면역치료의 가능성을 확인하는 중요한 연구로 평가받고 있다. 이번 임상 시험은 한국 내 16개 병원에서 진행되었으며, 연구에 참여한 환자들은 TKI 치료에 저항성을 보인 이후 아테졸리주맙, 베바시주맙, 파클리탁셀(Paclitaxel), 그리고 카보플라틴(Carboplatin)을 병용한 치료(ABCP 요법)와 페메트렉시드(Pemetrexed) 및 카보플라틴 또는 시스플라틴(Cisplatin)을 병용한 치료(PC 요법)로 무작위 배정되었다. 주요 목표는 무진행 생존기간(PFS)의 연장이었으며, 연구 결과 ABCP 요법은 PC 요법에 비해 PFS가 유의미하게 연장되었음을 보여주었다. 총 228명의 환자 중 154명은 ABCP 요법을, 74명은 PC 요법을 받았으며, 평균 추적 관찰 기간은 26.1개월이었다. ABCP 요법을 받은 환자들은 PFS에서 8.48개월, PC 요법 환자들은 5.62개월로 나타나, ABCP 요법이 38%의 위험 감소를 보였다. 특히 PD-L1 발현 수준이 높을수록 PFS의 연장 효과가 더욱 두드러졌으며, 이로 인해 PD-L1 발현이 높은 환자에게는 ABCP 요법이 더 효과적일 수 있다는 가능성을 시사했다. 또한 AI-powered Tumor infiltrating lymphocyte score 검사상 TIL >20% 이상인 환자들에게 더 좋은 효과를 보여 PD-L1 발현 및 TIL 이 잠재적인 치료효과 예측표지자라고 할 수 있다. 이 연구는 TKI 치료 후 저항성이 발생한 EGFR 또는 ALK 변이 비소세포폐암 환자에서 면역치료와 항혈관신생억제제를 포함한 복합치료가 새로운 표준 치료로 자리잡을 가능성을 열어준 중요한 발견이다. 안명주 교수는 "이번 연구를 통해 EGFR 또는 ALK 변이 환자에서도 면역치료의 가능성을 확인했으며, 앞으로의 연구를 통해 더 많은 환자들에게 도움이 될 수 있는 치료 방법을 찾을 것"이라고 밝혔다. 이 연구는 암 치료에 있어 중요한 전환점을 마련할 것으로 기대되며, 연구 결과는 2023년 10월 Journal of Clinical Oncology에 발표되었으며 앞으로도 추가적인 장기 추적 연구가 필요하겠지만, 이번 연구는 면역치료가 비소세포폐암 치료에 있어 중요한 역할을 할 수 있음을 보여준다.
- No. 280
- 2024-09-30
- 2738
비임상적인 부분이 임상적인 요소보다 환자의 만족도에 영향이 커

병원 리뷰 데이터에서 병원 서비스의 비임상적인 부분이 임상적인 부분보다 환자의 만족도를 이끌어내는 데에 영향이 크다는 것을 보여준 SKK GSB 이나윤 교수의 논문이 저명한 마케팅 학술지인 'Marketing Letters'에 게재됐다. 이 교수는 듀크 대학 퓨쿠아 경영대학원의 Richard Staelin 교수와 함께 미국 입원병원에 대한 구글 리뷰 31만 7천여개를 분석했다. 분석 결과, 질병의 진단 및 치료 결과 등 임상적인 요소보다 친절한 의사와 직원들, 깨끗한 시설 등 비임상적인 요소가 환자의 만족도에 대략 2배 정도의 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 또한 각각의 요소에 대한 평가는 다른요소들과 독립적으로 이뤄지며, 긍정적인 평가를 받은 요소들과 부정적인 평가를 받은 요소들을 종합하여 환자가 전체 평점을 부여함을 알 수 있었다. 또 환자는 병원 서비스를 평가할 때 의사, 간호사, 그외 직원 등 특정 직원 또는 부서로 나눠서 판단하지 않았다. 환자는 이들을 병원 서비스를 제공하는 ’원팀’으로 판단해서 만족도를 평가했다. 이는 소비자 만족도 평가 질문지 형식에서 의사, 간호사, 그외 직원 등을 따로 평가해야 할 필요가 없음을 의미한다. 이 교수의 연구결과는 병원 또는 기업이 소비자의 서비스 만족도를 이해하는 데에 중요한 의미를 지닌다. 병원이 환자들의 만족도를 높이기 위해서는 임상적인 요소도 중요하지만 비임상적인 요소도 중요하기 때문에 비임상적인 요소에 대한 투자를 해야 한다는 것을 알려준다. 또한 임상적/비임상적 각각의 평가에 따라 전략적인 투자 결정을 할 필요도 있다. 이와 같이 이 교수의 논문에서 제시하는 간단한 분석방법으로 기업들은 빠르게 생성되는 온라인상 소비자 목소리를 실시간 분석하여 서비스 만족도를 이해하고 경영에 반영하는 것이 가능하다. 원본 저널: https://doi.org/10.1007/s11002-024-09738-2
- No. 279
- 2024-09-20
- 2228
고에너지/고출력 밀도 플렉서블 리튬이온배터리 개발

성균나노과학기술원(SAINT) 안성필 교수와 조홍석 연구교수 연구팀은 3차원 퍼콜레이티브(percolative) 금속 마이크로웹(micro-web) 기술 기반의 고에너지 밀도(208 Wh/kg) 및 고출력 밀도(1,048 W/kg)를 지닌 플렉서블 리튬이온배터리를 개발했다고 밝혔다. 기존 상용 리튬이온배터리의 경우는 외력에 의한 물리적 변형 시에 단락 등에 의한 배터리 내부 전해질의 높은 화학적 반응에 의한 폭발 위험으로 인해, 안전성 문제가 항상 존재해왔다. 이러한 문제점을 극복하고 배터리 성능 개선과 유연성을 동시에 확보하기 위해, 최근 국내외 연구는 3차원 구조를 지닌 전극 개발에 집중하였다. 기존 전극 소재 코팅 공정인 슬롯 다이(slot die) 공정은 2차원 형태의 평판형 금속 집전체에 슬러리 형태의 전극 소재를 코팅하는 방식으로 빠른 공정 속도를 지니고 있으나, 코팅층이 두꺼워서 전기화학적 성능이 저하 될 수 있는 문제점을 지니고 있다. 특히, 외력에 의한 전극의 물리적 변형 시에 코팅층의 분리가 발생하여, 전기적 용량 감소 및 단락과 같은 문제를 초래할 수도 있다. 이러한 기존 코팅 공정은 3차원 구조 집전체 표면에 균일하고 정교하게 전극 소재 코팅층을 형성하기 어렵다는 한계가 존재하여, 3차원 구조 집전체가 지닌 높은 유연성과 높은 비표면적을 최대한 활용하지 못한다는 한계를 보이고 있다. 본 연구에서는 전기방사(electrospinning) 및 전기도금(electroplating)을 이용하여 3차원 퍼콜레이티브 금속 마이크로웹 기반 초경량 플렉서블 집전체를 개발하였다. 더불어, 미세 코팅한 정전기 스프레이(electrostatic spraying) 코팅 기술의 도입을 통해, 고에너지 밀도 및 고출력 밀도를 지닌 3차원 구조 전극 기반의 플렉서블 리튬이온배터리를 최종적으로 개발하였다. 컴퓨터 시뮬레이션과 다양한 전기화학적 분석을 진행하여, 3차원 구조 전극을 사용에 따른 리튬이온 확산 및 전자 이동도 향상에 관한 메커니즘을 상세하게 분석하였다. 3차원 퍼콜레이티브 금속 마이크로웹으로 이루어진 플렉서블 전극은 기존에 사용되던 2차원 형태의 평판 전극에 비해 초경량성(4배 이상 무게 감소)을 갖추었고, 외력에 의한 3,000회 이상의 반복적인 기계적 변형에도 전기적 특성 변화가 2% 미만으로 유지되어 우수한 내구성을 보였다. 또한, 3차원 형태의 마이크로웹 구조는 전극과 전해질 간의 접촉 면적을 크게 높여, 기존 2차원 형태의 전극에 비해 리튬이온 확산 및 전자 이동도가 각각 6배 및 4배 이상 향상되었다. 이를 통해, 본 연구팀은 208 Wh/kg의 에너지 밀도와 1,048 W/kg의 출력 밀도의 플렉서블 리튬이온배터리를 개발하는 데 성공하였으며, 이는 기존 상용 리튬이온배터리가 지닌 성능보다 2배 이상 높은 수치이다. 또한, 고분자 젤 전해질이 적용된 플렉서블 전고체 리튬이온배터리는 물리적 변형(굽힘, 점힘 등) 및 절단 후에도 안정적인 출력 전압을 보여, 높은 안정성과 안전성을 보였다. 본 연구는 차세대 웨어러블 전자기기의 핵심 에너지 공급원으로서, 기존 배터리 기술이 지닌 유연성 및 성능의 한계를 극복할 수 있는 계기를 마련할 것으로 예상된다. 안성필 교수는 “본 연구를 통해 개발된 3차원 플렉서블 전극은 플렉서블 리튬이온배터리의 성능과 기계적 안정성을 동시에 확보 할 수 있는 효과적인 방안으로 주목받고 있으며, 특히 3차원 구조의 전기화학적 성능 향상 요인을 규명하였다는 점이 중요한 성과로 평가된다.”라고 강조했다. 또한, “본 연구를 통해 개발한 플렉서블 리튬이온배터리는 전극 제조에서부터 분리막 제조까지, 전기수력학 공정 기술 기반의 롤투롤 대면적 제조 공정이 가능하여, 차세대 플렉서블 배터리 제조 공정으로 활용될 잠재력이 큽니다.”라고 밝혔다. 마지막으로 “최근에는 다학제 과학기술이 접목된 연구개발이 활발하게 이루어지고 있는 만큼, 다양한 분야 연구자들 간의 활발한 연구지식 교류를 통해 앞으로도 혁신적인 연구가 끊임없이 이어지는 것이 중요하다.”라고 말했다. 이번 연구의 1저자 조홍석 연구교수는 “이러한 3차원 유연 전극은 배터리의 성능 및 유연성을 극대화할 뿐만 아니라 전기화학 반응으로 인한 배터리의 발열을 효과적으로 분산할 수 있어, 최근 배터리 과열 및 폭발 위험에 관한 문제를 해결할 수 있는 솔루션이 될 수 있다고 생각한다” 라고 뜻을 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부의 우수신진연구사업(RS-2023-00211303), 창의·도전연구 (RS-2023-00247975) 및 나노커넥트사업(2022M3H4A408507611)의 지원을 받아 수행되었으며, 재료 분야 상위 2.2% 이내의 세계적인 학술지인 Advanced Materials (IF: 27.4)에 8월 13일 온라인 게재되었다. ※ 논문명: Percolative Metal Microweb-Based Flexible Lithium-Ion Battery with Fast Charging and High Energy Density (저널: Advanced Materials, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202407719) ▲ 3차원 퍼콜레이티브 금속 마이크로웹 기반 고에너지 밀도 및 고출력 밀도를 지닌 플렉서블 리튬이온배터리의 제조 공정과 해당 배터리에 사용된 전극의 초경량성 및 기계적 특성 ▲ 3차원 형태 마이크로웹 전극의 half-cell 성능 결과와 리튬이온 확산 및 전자 이동도 등의 전기화학적 분석 및 컴퓨터 시뮬레이션 결과 ▲ 3차원 형태 마이크로웹 전극으로 구성된 full-cell 성능 결과 및 고분자 젤 전해질 기반 전고체 플렉서블 리튬이온배터리를 이용한 배터리 성능 분석
- No. 278
- 2024-09-20
- 3906
‘정부의 연구지원, 특허에서 명시 누락…과학 기술 혁신 기여도 과소평가’ 밝혀

시스템경영공학과 권석범 교수가 발표한 연구에 따르면 정부의 연구지원이 특허 기술에 기여한 정도가 저평가되고 있는 것으로 나타났다. 특히, 상업적 이해관계가 깊이 얽힌 연구 성과일수록 특허에서 정부의 연구지원이 명시되지 않는 경향이 뚜렷하다는 사실이 밝혀졌다. 이 연구는 8월 30일, 권석범 교수의 단독 논문으로 세계적 권위의 학술지 Science에 게재되었다. 정부는 기초 과학 연구와 기술 혁신을 촉진하기 위해 연구 자금, 기술 인프라, 인력 지원 등 다양한 정책적 지원책을 마련해 왔다. 이러한 지원을 통해 나온 연구 성과물은 특허로 이어질 수 있으며 정부는 해당 특허에 연구지원이 명시되도록 규정하고 있다. 이는 정부가 공공 후생 증진을 위해 그 특허를 활용할 수 있는 권리를 보장하기 위한 제도적 장치다. 그러나 이번 연구는 이러한 명시가 제대로 이루어지지 않는 경우가 빈번하다는 사실을 드러냈다. 약 84,000건의 미국 특허와 논문 데이터를 분석한 결과, 연구 논문에는 미국 연방 정부의 연구지원이 명시되었으나 해당 연구 성과물의 특허에는 정부의 연구지원 표기가 누락된 경우가 약 30%에 달하는 것으로 나타났다. 특히, 상업적 이해관계가 깊은 특허일수록 이러한 누락이 더 빈번하게 발생했다. 예를 들어, 기업이 해당 특허를 소유하거나 기업과 정부의 연구지원이 동시에 이루어진 경우, 연구 성과물의 기술적·경제적 가치가 클수록 정부 지원에 대한 명시가 더욱 자주 누락되었다. 권석범 교수는 이러한 결과가 정부의 연구지원이 과학 기술 혁신에 대한 기여 정도가 왜곡되어 평가됐을 가능성을 시사한다고 말한다. 정부 지원이 명시되지 않을 경우 정부의 과학 기술 혁신에 대한 기여도가 축소 평가될 뿐만 아니라 정부가 공익을 위해 해당 특허를 활용할 권리를 행사하기 어려워져 공공의 이익에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 권석범 교수는 “특허화된 연구 성과물에 정부의 연구지원을 명시하는 것은 정부가 공익을 위해 연구 성과물을 활용할 수 있는 기회를 보장하는 중요한 제도적 요소”라며 “이번 연구는 정부의 연구 지원이 특허에 제대로 반영되고 있는지 체계적으로 모니터링하고 관리하는 제도의 필요성을 뒷받침하는 근거로 활용될 것으로 기대된다”라고 설명했다. ※ 논문명: Underappreciated government research support in patents ※ 저널: Science ※ DOI: http://www.science.org/doi/10.1126/science.ado1078 정부의 연구지원이 특허에 명시되는 정도 비교 정부의 연구지원을 명시한 특허와 그렇지 않은 특허의 기술적, 경제적 가치 비교
- No. 277
- 2024-09-13
- 4371
한국어의 언어 사용 효율성 규명

영어영문학과 이한정 교수가 언어학 이론 분야에서 가장 권위 있는 국제 학술지 『Language』에 연구 논문을 게재할 예정이다. 이 논문은 오는 9월에 출판될 예정으로, 한국인 언어학자가 단독 저자 논문으로 이 학술지에 게재되는 최초의 사례이다 (소논문 및 리뷰 논문 제외). 미국언어학회가 발행하는『Language』는 올해로 창간 100주년을 맞이한 학술지로, 이번 성과는 그 의미가 더욱 크다. 이한정 교수의 논문 “단서의 신뢰도, 의사소통의 효율성, 그리고 차등 주어 표지: 한국어 사례 연구”는 언어 사용에서의 의사소통 효율성 원칙을 심층적으로 탐구한 연구이다. 이 연구는 한국어 화자들이 비격식 대화에서 문맥의 단서 신뢰도에 따라 명사구의 복잡성을 어떻게 조정하는지를 분석하여, 언어 생산의 인지적 비용과 의사소통 효과 간의 균형을 최적화하는 방법을 규명했다. 이 교수는 이번 연구에서 한국어 회화 데이터를 정밀하게 분석하여, 언어적 요소와 비언어적 요소가 주어 명사구의 복잡성에 미치는 영향을 살펴보았다. 이 교수는 “이번 연구를 통해 한국어의 독특한 언어적 특징을 보다 심층적으로 이해할 수 있었다”라며, “언어 사용에서의 효율성 원칙을 밝힘으로써, 인간의 의사소통 방식이 얼마나 정교하게 설계되었는지를 보여주고자 했다”고 전했다. 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었으며, 이를 통해 이한정 교수는 한국어의 독특한 언어 구조와 사용 방식의 기저에서 보이지 않은 손과 같이 작동하는 보편적 원리에 대한 새로운 통찰을 제공하고자 했다. 이한정 교수는 성균관대학교 영어영문학과의 김나연 교수와 학부 및 대학원생들이 참여하는 ‘언어인지 랩’을 운영하며, 언어 구조, 의미 및 인지에 관한 국제적인 연구 성과를 지속적으로 창출하고 있다. 또한, 현재 본교 인공지능혁신융합대학 사업의 지원을 받아 인공지능을 활용한 영어 연구와 교수학습법 개발에도 주력하고 있다.
- No. 276
- 2024-09-10
- 16758
고분자 가교 중합을 이용한 수분에도 안정한 고효율 페로브스카이트 태양전지 개발

신소재공학부 및 성균에너지과학기술원 소속 정현석 교수가 이끄는 공동연구팀이 페로브스카이트-폴리머 복합체를 활용하여 고효율 및 고안정성 페로브스카이트 태양전지 구현에 성공했다고 밝혔다. 할라이드 페로브스카이트 박막은 기판과의 열팽창 계수 불일치에 의해 결정 성장 과정 중 격자 변형이 발생하고 박막 내 잔류 응력을 유발한다. 이는 이온 이동 활성화 에너지를 감소시켜 페로브스카이트 분해를 가속하는 문제가 있어 안정성 확보를 위해 관련 기술 개발이 요구되었다. 또한 할라이드 페로브스카이트 물질은 수분에 매우 취약하여 상용화를 위해 수분 안정성 확보 또한 지속적으로 요구되어 왔다. 이에 정현석 교수 연구팀은 이러한 고효율 태양전지의 상용화에 큰 장애물로 작용해 온 페로브스카이트의 불안정성을 극복할 수 있는 혁신적인 방법을 개발했다. 연구팀은 비정질 페로브스카이트 박막과 아크릴아미드(Acrylamide) 단량체에 빛을 조사하여 교차결합시켜 안정적이고 고효율의 페로브스카이트 태양전지를 제작했다. 이 방법은 박막 내에서 결정 성장 및 결정 간의 교차결합을 촉진시켜 페로브스카이트 박막의 안정성을 크게 향상시켰다. 특히, 아크릴아미드 단량체는 페로브스카이트 박막의 결정립 크기를 확장시키고, 결정의 선호 방향성을 유도하며, 교차결합층은 페로브스카이트 박막을 수분에 의한 열화로부터 보호함을 밝혀냈다. 연구팀은 이번 연구를 통해 개발된 기술은 페로브스카이트 태양전지의 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 장기적인 안정성을 확보하는 데 큰 성과를 거두었다고 밝혔다. 연구 결과에 따르면, 제안된 전략을 사용하여 제작된 소자는 24.45%의 전력 변환 효율(Power Conversion Efficiency)과 1.199 V의 개방 회로 전압(VOC, Open Circuit Voltage)을 달성했으며, 이는 TiO2로 구성된 전자 수송층(Electron Transport Layer)을 포함한 할라이드 페로브스카이트 태양전지 분야에서 보고된 최고 VOC이다. 또한 고습 환경에서의 높은 안정성(700시간 후 초기 성능의 80% 유지) 및 광안정성(1,008시간 후 초기 성능의 80% 유지)를 확인했다. 페로브스카이트 박막 내 압력 결함 제어 및 고결정 페로브스카이트 박막 형성 과정 추가적으로, 연구팀은 제안된 전략을 활용하여 대면적 PSC 모듈을 제작했으며, 이 모듈은 33cm²의 활성 면적에서 77.1%의 높은 필팩터(Fill factor), 20.31%의 전력 변환 효율과 뛰어난 저장 안정성을 보여 대면적 소자로의 확장 가능성 또한 입증했다. 이 연구는 할라이드 페로브스카이트 박막의 입계 결함과 격자 변형 문제를 효과적으로 해결하여 상용화 가능성을 높인데 학술적 의의가 있다. 정현석 교수는 "아크릴아미드 단량체를 사용한 새로운 접근법이 격자 변형을 완화하고 페로브스카이트 박막의 결정 성장을 제어하여 고품질 박막을 생산할 수 있으며 박막의 소수성 특성을 확보하여 할라이드 페로브스카이트 소재의 오랜 문제인 수분 안정성에 대한 문제를 해결하는 등 상용화에 기여할 수 있는 기술로 기대된다."고 설명했다. 본 연구 성과는 에너지, 연료(Energy&Fuels) 분야 상위 3% 국제 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials)에 표지 논문으로 2024년 1월 5일에 게재되었다. ※ 저널명: Advanced Energy Materials ※ 논문명: In Situ Polymerization of Cross-Linked Perovskite–Polymer Composites for Highly Stable and Efficient Perovskite Solar Cells ※ DOI: 10.1002/aenm.202302743 ※ 저자 - 교신저자: 정현석 교수(성균관대학교 신소재공학부 / 성균에너지과학기술원), 한길상(한국화학연구원) - 제1저자: Guo He(성균관대학교 신소재공학과 박사과정) - 공동저자: 윤건우(성균관대학교 신소재공학과 석박통합과정), Zi Jia Li(China New Energy R&D Center), 윤영훈 박사, 이상욱 교수(이하 경북대학교 신소재공학부), 서유현 박사, 전남중 선임연구원(이하 한국화학연구원)
- No. 275
- 2024-09-04
- 4344
당뇨병 치료제와 갑상선암 위험 관계 규명

약학대학 신주영 교수 연구팀이 당뇨병 치료제인 글루카곤 유사 펩타이드-1 수용체 작용제(GLP-1RA)와 디펩티딜 펩티데이스-4 억제제(DPP-4 억제제)가 제2형 당뇨병 환자의 갑상선암 위험과 관련이 없음을 밝혀냈다. 이번 연구는 한국 국민건강보험 데이터를 활용한 대규모 코호트 연구로, 당뇨병 치료제와 갑상선암 간의 연관성에 대한 논란을 해결하기 위한 목적으로 진행되었다. 신주영 교수는 “제2형 당뇨병 환자의 혈당 조절을 위해 자주 사용되는 GLP-1RA와 DPP-4 억제제는 체중 감소 및 심혈관 질환 예방 등의 장점이 있지만, 일부 연구에서는 이러한 약물이 갑상선암의 위험을 증가시킬 수 있다는 우려가 제기되어 왔습니다. 이에 따라 우리는 한국 국민건강보험 데이터베이스를 활용하여 이러한 치료제들이 실제로 갑상선암 발생에 영향을 미치는지 조사했습니다”라고 설명했다. 연구팀은 2014년부터 2020년까지의 건강보험 청구 데이터를 사용하여 두 개의 독립적인 코호트를 구축했습니다. 첫 번째 코호트는 GLP-1RA 사용자를 대상으로 했으며, 두 번째 코호트는 DPP-4 억제제 사용자를 대상으로 했습니다. 각 코호트는 해당 약물을 처음 사용한 환자들을 포함했으며, 비교 대상으로는 갑상선암과 연관이 없는 것으로 알려진 SGLT2 억제제를 사용했다. 연구팀은 가중 콕스 비례위험모형을 사용하여 갑상선암 발생 위험을 추정했다. 연구 결과, GLP-1RA 사용자는 SGLT2 억제제 사용자와 비교했을 때 갑상선암 발생 위험이 증가하지 않았다(가중 위험 비율 0.98, 95% 신뢰 구간 0.62-1.53). DPP-4 억제제 사용자 또한 SGLT2 억제제 사용자와 비교했을 때 갑상선암 발생 위험이 증가하지 않았다(가중 위험 비율 0.95, 95% 신뢰 구간 0.79-1.14). 신주영 교수는 “이번 연구 결과는 GLP-1RA와 DPP-4 억제제가 제2형 당뇨병 환자에서 갑상선암 발생 위험을 증가시키지 않는다는 중요한 증거를 제시합니다. 이는 당뇨병 치료제 선택 시 갑상선암 위험을 크게 고려할 필요가 없다는 결론으로 이어질 수 있습니다”라고 덧붙였다. 이번 연구는 성균관대학교 약학대학 신주영 교수와 서울대학교병원 내분비내과 조영민 교수의 공동주도로 진행되었으며, 서울대학교병원 내분비내과의 손희준 교수가 공동 1저자, 고대 안암병원 배재현 교수, 서울대학교병원 내분비내과 조선욱 교수가 공동 연구자로 참여했다.
- No. 274
- 2024-08-28
- 3831
직장 내 대인 갈등과 종교적 갈등이 근로자 복지에 미치는 영향

사회학과 정종현 교수 연구팀이 직장 내 대인 갈등과 종교적 갈등이 근로자의 심리적 고통과 직무 만족도에 미치는 영향을 분석한 연구 결과를 발표했다. 이번 연구는 싱가포르 직장인들을 대상으로 한 대규모 조사를 바탕으로 진행되었으며, 종교적 갈등이 직장 내 대인 갈등과 근로자 복지 사이의 관계를 조정하는 역할을 하는지 탐구했다. 정종현 교수는 “직장 내 대인 갈등은 직무 스트레스의 중요한 요인으로, 이는 근로자의 심리적 고통을 증가시키고 직무 만족도를 감소시킬 수 있다. 본 연구는 이러한 대인 갈등이 근로자 복지에 미치는 영향을 종교적 갈등이 어떻게 변화시키는지 확인하고자 했다”라고 설명했다. 연구팀은 2021년부터 2022년까지 싱가포르에서 20세 이상의 성인 근로자 508명을 대상으로 설문 조사를 실시했습니다. 설문 조사는 영어와 중국어로 진행되었으며, 주요 측정 항목으로는 심리적 고통, 직무 만족도, 직장 내 대인 갈등, 그리고 종교적 갈등이 포함되었다. 종교적 갈등은 신에 대한 부정적인 감정이나 생각을 측정하는 항목으로 구성되었다. 연구 결과, 직장 내 대인 갈등은 심리적 고통과 긍정적인 상관관계를 보였으며, 직무 만족도와는 부정적인 상관관계를 나타냈습니다. 특히, 종교적 갈등이 높은 경우, 직장 내 대인 갈등이 직무 만족도에 미치는 부정적 영향이 더욱 크게 나타났습니다. 이는 종교적 갈등이 대인 갈등의 스트레스 증폭 효과를 가져올 수 있음을 시사한다. 이번 연구는 직장 내 대인 갈등이 근로자의 심리적 고통과 직무 만족도에 미치는 영향을 종교적 갈등이 조절할 수 있다는 중요한 증거를 제시한다. 정종현 교수는 “종교적 갈등이 높은 근로자들은 직장 내 대인 갈등의 부정적 영향을 더 크게 받을 수 있으며, 이는 종교적 신념이 근로자 복지에 중요한 역할을 할 수 있음을 의미한다”라고 덧붙였다. 이번 연구는 성균관대학교 사회학과 정종현 교수팀의 주도로 진행되었으며, 난양기술대학교 사회과학대학의 수시 후이 조이 및 샤넌 앙 교수가 공동 연구자로 참여했다.
- No. 273
- 2024-08-21
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비지도학습을 활용한 주식 쌍거래 연구

경제학과 한철우 교수는 최근 비지도학습을 활용한 주식쌍거래(pair trading) 전략에 관한 혁신적인 연구 결과를 발표했다. 주식쌍거래란 유사한 성격을 갖는 두 주식의 움직임에 괴리가 발생했을 때, 상대적으로 저평가된 주식을 사고 고평가된 주식을 파는 시장 중립 투자기법이다. 이번 연구는 기존의 주식쌍거래 전략을 한층 발전시켜 더 높은 수익률을 달성하고, 금융 시장에서의 적용 가능성을 확장하는 데 중점을 두었다. 한 교수는 최근 활발히 이루어지고 있는 머신러닝을 활용한 금융 연구에 많은 기여를 해오고 있다. 기존의 연구들이 대부분 지도학습(supervised learning)에 의존하고 있는데 반해, 한 교수는 이번 연구에서 비지도학습(unsupervised learning)을 활용한 주식쌍거래 전략을 탐구하였다. 비지도학습은 데이터를 군집화하여 유사한 특성을 가진 표본들을 묶어내는 기법으로, 기존의 가격 데이터뿐만 아니라 기업 특성까지 고려하여 보다 정교하게 주식쌍을 선정하는 것을 가능하게 한다. 한 교수와 연구팀은 k-means, DBSCAN, 그리고 응집형 군집화(agglomerative clustering)와 같은 대표적인 군집화 알고리즘을 미국 주식 시장 데이터에 적용하여 주식쌍거래 전략을 테스트하였다. 연구 결과, 응집형 군집화를 통해 선별된 주식쌍들을 이용하여 만든 롱-숏(long-short) 포트폴리오는 연평균 24.8%의 수익률을 기록했으며, 샤프 비율은 2.69로 나타났다. 이는 기존의 주식쌍거래 전략보다 월등히 높은 성과이다. 특히, 이번 연구는 거래 비용을 고려한 후에도 여전히 높은 수익성을 유지하는 것으로 나타났다. 한 교수는 "기업 특성을 반영한 주식쌍 선정은 기존의 단순한 가격 데이터 기반 방법에 비해 훨씬 더 높은 정확성과 수익성을 제공합니다"라며, "이번 연구는 금융 시장에서 비지도학습의 가능성을 크게 확장하는 계기가 될 것입니다"라고 밝혔다. 연구팀은 다양한 강건성 테스트를 통해 이러한 결과가 데이터 편향이나 우연에 의한 것이 아님을 확인했다. 또한, 군집화 알고리즘을 활용한 롱-숏 전략은 금융위기와 같은 극단적인 시장 상황에서도 높은 수익성을 유지할 수 있음을 입증했다. 한 교수는 이번 연구를 통해 금융공학과 머신러닝 분야에서 중요한 기여를 할 수 있을 것으로 기대하고 있다. "비지도학습을 통해 보다 정교하고 효율적인 금융 모델을 개발할 수 있을 것입니다"라며, "앞으로도 지속적인 연구를 통해 실제 금융 시장에서 활용될 수 있는 다양한 알고리즘을 개발하겠습니다"라고 말했다. 이러한 연구는 금융 시장의 안정성과 수익성을 동시에 추구하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 한철우 교수의 이번 연구는 금융공학과 머신러닝 분야의 학계와 산업계에 큰 반향을 일으키며, 앞으로의 연구 방향에 대한 중요한 시사점을 제공할 것이다.
- No. 272
- 2024-08-12
- 4353
우리 아이 뇌는 어떻게 성장할까?두뇌 발달의 ‘열쇠’ 찾았다

홍석준 글로벌바이오메디컬공학과 교수 연구팀(기초과학연구원 뇌과학 이미징 연구단)은 아이들의 뇌 영상을 성장 시기별로 분석하여, 두뇌의 외적 정보처리와 내적 정보처리를 담당하는 대규모 기능적 뇌네트워크(functional brain network)들이 형성되는 과정을 최초로 밝혀냈다. 외적 정보처리와 내적 정보처리는 우리 인지기능 중 가장 근본적인 원리이다. 외부 세계로부터 쏟아져 들어오는 시각적 정보(텍스트)를 처리하는 ‘외부수용’ 기능과, 이 정보를 기반으로 외부 세계에 대한 인과관계를 더 깊이 이해(의도파악 등)하는 ‘내부모델링’ 기능이 바로 그것이다. 이는 인간을 포함한 고등영장류가 변화하는 환경 속에서도 적절히 대응하고 생존하도록 도와주는 핵심적인 인지 역량이다. 두 정보처리를 담당하는 대규모 기능적 전뇌 네트워크들은 대뇌피질에 포함되는데, 이들이 어떻게 뇌 발달 과정에서 발생하는가는 항상 초미의 관심사이어왔다. 특히, 뇌의 발달 과정에서 시상(thalamus)과 대뇌피질(cerebral cortex)간 연결성은 뇌 기능 분화에 핵심적인 역할을 한다. 시상은 주로 외부 감각 정보를 처리하는 중계 역할을 하는데, 최근 연구에서는 내부모델링과 같은 상위인지기능에도 영향을 미친다고 밝혀졌다. 이에 연구진은 뇌의 발달 과정에서 시상이 대뇌피질의 기능적 세분화에 미치는 영향, 즉 외부 네트워크와 내부 네트워크에 어떤 영향을 미치는지 조사했다. 우선, 유아기부터 성인기에 걸친 다양한 연령대의 뇌 영상 데이터에 최신 뇌 영상 분석기법을 적용해 시상-대뇌피질 연결성이 나이에 따라 어떻게 변화하는지 추적 관찰했다. 또한, 유전체 분석으로 시상-대뇌피질 연결성이 뇌 발달에 관여하는 유전자의 발현과 관련 있는지 살폈다. 그 결과, 시상-대뇌피질 연결성은 뇌 발달 초기 단계에서의 역할과 그 이후 청소년 단계로 넘어가면서 하는 역할이 매우 다르다는 점을 알아냈다. 유아기에는 시상과 감각 정보를 전달하는 대뇌피질 영역(감각 운동 네트워크) 간 연결성이 뚜렷하고 뇌 발달과 관련된 유전자가 발현됐다. 하지만 성인기로 넘어가면서 행동 네트워크(action network)와의 연결성이 주축이 돼 외부수용성과 내부모델링 시스템이 분리됐다. 이는 구분된 각 시스템이 서로 명확히 다른 역할을 수행하게 되어 기능적 세분화가 일어났다는 의미이다. 연구진은 발달 시뮬레이션으로 시상-대뇌피질 연결성과 기능적 전뇌 네트워크 형성 간 인과관계에 대한 가설을 검증했다. 시뮬레이션하는 동안 시상-대뇌피질 연결 규칙(wiring rule)을 임의로 교란(조절)하니 내·외부 네트워크 간 분리가 이루어지지 않았으며, 이는 횡·종단적 데이터 분석에서도 확인 가능함을 함축적으로 의미한다. 그중에서도 특히 12~18세 사이의 두뇌 발달이 외내적 네트워크 발달에 가장 필수적임을 알아내었다. 홍석준 교수는 “태아의 뇌가 형성될 때 시상이 중요한 역할을 한다고 알려져 있었지만, 태어난 이후 청소년 시기에 어떻게 기능적 전뇌 네트워크가 발생하는지는 아직까지 정확히 밝혀진바가 없었다”며, “이를 통해 내·외적 시스템 발달 부진으로 나타나는 자폐, 조현병 등 다양한 뇌 질환의 기전을 이해하는 데 기여할 것으로 기대된다”고 말했다. 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 뉴로사이언스(Nature Neuroscience; IF: 21.2, JCR CATEGORY in NEUROSCIENCE 상위 1.1%)’ 온라인판에 6월 10일 게재됐다.논문명: A shifting role of thalamocortical connectivity in the emergence of cortical functional organization. (Nature Neuroscience. 2024) 저자: 박신원 (제1저자, 박사후과정 [현 미국 Child Mind Institute]), 조한별 (IBS박사후과정), 홍석준 (교신저자, 성균관대학교 GBME 부교수).
- No. 271
- 2024-08-01
- 4506
리튬이온전지 성능 높일 실리콘 음극재 개발

박호석 교수(성균관대학교) 연구팀이 실리콘 기반 고엔트로피 합금(high entropy alloy)* 소재를 통해 고용량, 장수명 리튬이온전지** 음극 소재 개발에 성공했다. * 고엔트로피 합금 : 주된 원소에 보조 원소를 더하는 일반적인 합금과는 달리, 주된 원소 없이 여러 원소를 5% 이상으로 비교적 동등한 비율로 혼합함으로써 혼합엔트로피가 1.5R 이상인 소재로써 합금의 조합을 통해서 다양한 물성 구현이 가능함 ** 리튬이온전지 : 리튬 이온을 캐리어로 사용, 전기화학적 산화‧환원 반응을 통해서 충방전 반복이 가능한 2차전지로, 스마트폰과 노트북 등에 사용됨 리튬이온전지의 에너지밀도를 향상시킬 수 있는 실리콘 음극재*가 개발된 것이고, 현재 상용 음극재로 사용되고 있는 흑연의 용량 한계를 극복할 것으로 기대되고 있다. * 음극재(negative electrode) : 배터리 소재는 크게 양극재, 음극재, 분리막, 전해질 등 4가지로 나뉘며, 이중 음극재는 충전과정에서 환원반응을 하면서 리튬을 저장하고 방전과정에서 산화반응에 의해서 리튬을 방출함 글로벌 전기차 시장이 커지면서 배터리 기술 경쟁도 치열해지고 있는 가운데, 음극재인 흑연 용량 한계(이론용량 372mAh/g)를 극복하기 위해서 고용량 실리콘(이론용량 4200mAh/g)으로 대체하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그러나 실리콘 소재의 경우 낮은 전기전도도 뿐만 아니라 충·방전을 반복하면 부피가 팽창해 장기 안정성이 저하된다는 문제점이 있다. 연구팀은 다양한 조성의 원소들로 이루어진 실리콘 기반 고엔트로피 합금 소재를 개발. 한 가지 소재로 구현하기 어려운 물성을 부여해 실리콘의 성능 저하 문제를 해결했다. 고에너지 볼밀링 합성법*을 사용하여 합성 방법의 공정을 최소화하면서, 고용량의 실리콘(Si), 고반응성의 인(P), 빠른 리튬이온 전도성을 가진 게르마늄(Ge), 자가 복원력을 가진 액체 금속의 갈륨(Ga)의 장점을 도입한 GaGeSiP3 소재를 개발하는 데 성공했다. * 볼밀링(ball milling) : 금속 실린더와 볼로 구성되어서 실린더가 회전할 때 볼과 재료가 마찰과 원심력에 의해서 재료를 미세한 분말로 분쇄하거나 혼합하기 위한 분쇄 장치임 ○ GaGeSiP3 소재의 경우, 고전류 밀도에서도 949mAh/g의 높은 율속* 용량을 보였고, 2,000회 충방전 이후에도 1,121mAh/g의 높은 용량을 유지하는 것으로 확인됐다. * 율속 : 충방전 속도를 높임에 따른 용량 유지율이 좋아지거나 나빠지는 특성. 박호석 교수는 “이번 연구는 리튬이온전지 에너지 밀도를 향상시키기 위한 핵심 소재인 실리콘의 문제점을 해결할 수 있는 방안을 제시했을 뿐만 아니라, 최근 각광받는 고엔트로피 합금 소재를 반응성이 높은 인 원자에서도 처음으로 구현하였다는 점에서 의의가 있다”고 밝혔다. 또한, 이번 연구를 통해 실리콘 기반 고엔트로피 합금 소재 설계 기준을 제시한 만큼 향후 다양한 조합의 고엔트로피 소재 합성을 통해 구조 및 조성 최적화, 배터리 성능 향상을 위한 양극 최적화 등의 추가 연구를 수행할 계획이다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구 사업과 해외우수과학자유치(Brain Pool) 프로그램의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 에너지 분야 국제학술지 ‘에너지 및 환경과학(Energy & Environmental Science)’(IF=32.5)에 4월 16일 게재되었다. (그림1) 고엔트로피 소재의 합성 및 디자인 모식도. a. 하이에너지 볼밀링을 이용하여 아연, 구리, 알루미늄, 갈륨, 저마늄, 실리콘 양이온과 인 음이온을 일정 비율로 섞어 실리콘 기반 고엔트로피 합금 소재를 합성하는 모식도 b. 고엔트로피화에 의한 전기화학적, 기계적 물성 향상을 보여주는 모식도 (그림2) 실리콘 기반 중간엔트로피와 고엔트로피 합금의 구조와 전기화학 성능 비교 및 고엔트로피 합금의 리튬이온 저장에 따른 구조 변화 모식도 고엔트로피화에 의한 전기화학 성능 향상을 보여주고, 리튬이온 저장에 다른 구조의 가역적 변화를 보여주는 모식도이다.
- No. 270
- 2024-07-18
- 4710