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표준연-기상과학원, 기후위기 대응 위해 손 맞잡는다▲박현민 한국표준과학연구원장(사진 좌측)과 김성균 국립기상과학원장(사진 우측) / 사진 제공 : KRISS 한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)과 국립기상과학원(원장 김성균)은 9월 2일(금), 국립기상과학원 서귀포 본원에서 기후변화 감시 분야 측정 협력을 위한 업무협약을 체결했다고 밝혔다. 이번 협약은 온실가스를 비롯한 기후변화 원인물질에 대한 측정표준을 확립하고, 관측자료의 품질관리를 강화하기 위함이다. 양 기관은 기후변화 감시에 필요한 온실 및 반응가스·에어로졸·대기복사·자외선 등을 측정·분석하기 위해 기술 및 장비 공동개발에 나선다. 선박, 항공기 및 위성 등으로 관측한 기상자료의 활용 증대를 위한 공동 연구도 추진한다. 협력의 핵심은 세계기상기구(WMO)에서 주관하는 전지구온실가스 통합정보시스템(IG3IS) 사업이다. 국립기상과학원은 고유의 수치예보모델과 온실가스 관측기술을 기반으로 WMO 사업을 수행하도록 승인받아, 국내를 비롯한 동아시아 지역 온실가스 기원추적 사업을 수행 중이다. KRISS는 2025년까지 해당 사업에서 총 3개 과제에 주관기관으로 참여해, 온실가스 기원 추적물질 표준기법, 온실가스 입체감시 기술 등 핵심 방법론을 개발할 예정이다. ▲참석자들이 협력 경과 보고를 경청하고 있는 모습 / 사진 제공 : KRISS KRISS는 1975년 설립된 국가측정표준 대표기관으로서, 측정표준 및 측정과학기술을 통해 탄소중립, 팬데믹, 안전 등 국제 주요 쟁점에 대응해왔다. 지난해 말 ‘기후표준 전략기술연구단’을 신설해 지구온난화지수 표준 개발 등 기후 분야 측정표준 연구에 한층 더 매진하고 있다. 국립기상과학원은 1978년 설립된 국내 유일의 대기과학 전문 정부연구기관이다. 1987년부터 WMO 지구대기감시프로그램의 일환으로 온실가스, 에어로졸 등 37종의 국내 기후변화원인물질을 실시간 감시하고 있으며, 정부·지자체의 기후변화대응정책에 필요한 과학정보를 제공하고 있다. KRISS 박현민 원장은 “최근 홍수·폭염 등 기후변화에 따른 극한기상 현상이 잦아짐에 따라 기후변화 감시 분야에서 측정표준의 역할이 더욱 중요해졌다”며 “이번 협약을 통해 관련 측정표준과 기술 개발에 박차를 가할 것”이라고 밝혔다. 국립기상과학원 김성균 원장도 “양 기관은 기후 위기에 선도적으로 대응하기 위해 2000년대 초부터 협력을 이어오고 있다”며 “이번 협약으로 한층 긴밀한 협력체계를 구축해, 기후변화 감시 전반에서 품질관리 능력을 강화할 예정”이라고 밝혔다.
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차세대 양자 소재 물성, 이론적 예측 대신 직접 측정한다2004년 꿈의 소재로 불리는 그래핀이 처음 발견된 이후, 그래핀과 같은 이차원 물질로 신소재를 개발하기 위한 연구가 활발해졌다. 최근 수년 사이에는 이차원 위상을 갖추면서 자성을 띠는 물질에 특히 관심이 집중되고 있다. 국내 출연연·대학 공동연구팀이 세계 최초로 이차원 위상 자성체 물질의 스핀의존 전자구조를 넓은 에너지 영역에서 측정하는 데 성공했다. ▲KRISS 저차원소자물질연구팀 (뒷줄 좌측부터 시계방향으로) 정수용 책임연구원, 이덕현 박사후연구원, 하동한 책임연구원, 이인호 책임연구원, 민근홍 학생연구원) / 사진 제공 : KRISS 이차원 위상 자성체 물질은 미래 양자정보·메모리소자의 핵심 소재로 주목받는 물질이다. 자성체의 물성을 파악하기 위해서는 이를 좌우하는 전자의 스핀 정보를 정확히 측정해야 한다. 지금까지는 전자의 스핀 정보는 아주 작은 에너지 영역에서만 제한적으로 측정 가능해, 상당 부분은 이론적 예측 연구에 의존해야 했다. 전자의 스핀 정보가 외부의 물리적·화학적 환경에 민감하게 반응해 작은 변화에도 쉽게 손실되기 때문이다. 이번 성과는 그동안 이론적 예측에 머물러 왔던 이차원 위상 자성체 물질의 고에너지 스핀의존 전자구조를 직접 측정한 전세계 첫 사례다. ▲무결점 반데르발스 결합 FGT 소자의 광학 현미경 이미지 / 사진 제공 : KRISS 연구팀은 스핀의존 전자터널링분광법을 이용해 이차원 위상 강자성체 물질인 Fe3GeTe2(FGT)의 고에너지 스핀의존 전자구조를 직접 측정하고, 이를 이론적 예측값과 비교, 분석해 정확성을 검증했다. FGT는 이차원 상태에서도 자성과 도체성을 띠는 양자위상 물질로, 차세대 양자스핀 및 정보소자 구현의 핵심 소재로 주목받고 있다. ▲ 반데르발스 결합 무결점 접합구조를 적용해 제작한 FGT 기반 자화터널소자 / 사진 제공 : KRISS 이번에 개발한 이차원 자성체의 스핀 물성 측정 및 분석 기술은 차세대 양자위상·양자정보 소재 개발을 위한 기초 기술로 널리 활용될 수 있다. 또한 실험에 사용된 무결점 반데르발스 결합 소자 구성은 양자 메모리, 확률적 변이 메모리 등의 차세대 스핀?초전도 양자 소자에도 응용 가능하다. KRISS 저차원소자물질연구팀 정수용 책임연구원은 “이번 성과는 국내 양자소재 전문가들이 결집해 달성한 쾌거”라며 “그간의 이론적 예측 연구에 응답할 수 있는 측정결과를 제시해, 차세대 양자소재 실용화 연구에 새로운 가능성을 보여줬다”고 밝혔다. KRISS 기본사업과 한국연구재단 기초연구사업, IBS 원자제어저차원 전자계연구단, IBS 강상관계물질연구단의 지원을 받은 이번 연구의 성과는 소재 분야의 세계적인 학술지인 네이처 머티리얼즈(Nature Materials, IF: 47.656)에 8월 5일 온라인 게재됐다.
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표준연, 초전도 나노전기역학 소자 활용한 마이크로파 주파수 빗 생성기술 개발한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 2021년 자체 개발한 소자를 이용해 마이크로파 영역에서 주파수 빗을 생성하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이는 분자 단위 정밀 질량측정을 위한 고성능 센서에 활용될 수 있다. ▲KRISS 양자하이브리드팀 서준호 책임연구원(사진 좌측), 차진웅 선임연구원(사진 우측) / 사진 출처 : KRISS KRISS 양자하이브리드팀이 개발한 이번 기술은 초전도 나노전기역학 소자에 마이크로파 신호를 입력해 주파수 빗을 생성하는 기술이다. 주파수 빗은 여러 개의 주파수 신호가 머리빗처럼 일정하고 조밀한 간격으로 나타나는 현상을 가리킨다. 연구팀이 생성한 주파수 빗살의 간격은 나노역학 소자의 고유 주파수와 일치하기 때문에 이 간격을 측정하면 소자의 미세한 진동 주파수의 변화를 정밀하게 추적할 수 있다. ▲초전도 나노전기역학 소자에서의 마이크로파 주파수 빗 생성 실험결과 / 사진 출처 : KRISS 연구팀은 소자의 초전도 성능을 발현시키기 위해 소자를 액체헬륨냉동기에 넣어 극저온 환경을 구축했다. 이후 마이크로파 신호 생성기로 소자에 단일 주파수 신호를 입력해 주파수 빗 현상을 관측하는 데 성공했다. 기존에 사용된 나노역학소자의 주파수 측정법은 소자에 레이저를 쏘아 반사된 빛의 변화를 기준이 되는 레이저 빛과 간섭시켜 그 신호를 분석하는 방식이다. 이 간섭신호에서 나온 나노역학 소자의 주파수를 실시간으로 추적하기 위해서는 특정 주파수의 전기신호와 비교해야 한다. 이러한 방식은 복잡한 광학전자장비를 필요로 하기에 잡음 발생원이 많아져 측정성능이 떨어진다. ▲초전도 나노전기역학 소자 기반 마이크로파 주파수 빗 생성 개략도 / 사진 제공 : KRISS 이번 연구로 밝힌 주파수 빗 생성원리를 활용하면 기존 기술과 달리 복잡한 장비를 사용하지 않고도 단일 주파수의 마이크로파 신호를 입력해 나노역학소자의 진동 주파수를 측정할 수 있다. 이번 기술은 고성능 나노센서 등 정밀측정을 필요로 하는 다양한 응용분야에 활용 가능하다. 예를 들어 나노역학 소자에 단백질 분자와 같은 초미세 물질이 흡착되면 소자의 질량이 달라져 고유 주파수에 변화가 생기는데, 주파수 빗의 신호를 분석해 이 변화를 포착하면 흡착된 물질의 질량을 측정할 수 있다. KRISS 양자하이브리드팀 차진웅 선임연구원은 “주파수 빗 생성기법을 이용한 이번 측정법을 활용하면 기존 나노역학센서보다 수십 배 이상 향상된 정밀도를 얻을 수 있을 것”이라고 전망했다. 함께 연구를 수행한 서준호 책임연구원은 “이번 실험은 소자의 성능을 극대화하기 위해 극저온에서 진행했지만, 향후에는 상온에서도 기술을 구현시켜 다양한 산업분야에서 주파수 빗을 정밀측정에 응용할 수 있게 할 예정”이라고 밝혔다. KRISS 기본사업과 국가과학기술연구회, 한국연구재단의 지원을 받은 이번 연구결과는 나노 분야의 세계적 학술지인 나노 레터스(Nano Letters, IF:12.262)에 6월 게재됐다.
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주름 그래핀, 다양한 소재에 적용할 길 열린다한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)이 주름 그래핀을 다양한 소재의 기판 위에 대면적으로 제조할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. 그간 특정 소재의 제조 기판 위에서만 사용 가능했던 그래핀에 주름 구조를 인위적으로 제작하여 만든 그래핀인 주름 그래핀을 원하는 환경에 대면적으로 결합할 수 있게 돼, 다양한 응용산업 분야에서 폭넓은 활용이 가능해질 전망이다. ▲KRISS 연구진이 주름 그래핀의 주름 구조를 관찰하고 있는 모습 (사진 좌측 : 홍성구 책임연구원, 사진 우측 : 프라샨트 UST-KRISS 스쿨 박사과정생) / 사진 제공 : KRISS 그래핀은 탄소 원자로 이뤄진 탄소 동소체의 한 종류로, 구리보다 전기 전도율이 100배 이상 우수하고 강철보다 200배 단단하며 열전도율도 높아 꿈의 소재로 불리는 신소재다. 여기에 주름 구조를 적용하면 신축성이 좋아지고 단위 부피당 표면적이 늘어나며, 광투과도, 습윤성, 전기·화학적 반응성의 제어가 가능해져 그 활용성이 극대화된다. 현재까지 연구된 주름 그래핀의 제조법은 주로 탄성 변형성이 큰 탄성고무나 열가소성 필름을 기판으로 이용하는 방식이다. 기판을 늘린 상태에서 그 위에 그래핀을 전사한 후 크기를 원상태로 복원하면 그래핀에 주름이 생기는 원리이다. 이 방식은 제조된 주름 그래핀에서 제조 기판을 분리하기가 사실상 불가능하다는 단점이 있어 실용화하기에 제약이 컸다. 유독성 화학용재로 기판을 녹이는 방법이 유일한데 탄성고무는 이 방법으로도 녹지 않는다. 열가소성 필름은 수 센티미터 수준의 작은 크기를 녹이는 데에도 이틀 이상이 소요되며, 그 과정에서 잔류 오염물질이 남고 주름 그래핀의 구조가 손상돼 산업적으로 활용하기 부적합하다. KRISS 연구진은 주름 그래핀을 손상시키지 않으면서도 제조 기판에서 쉽게 분리할 수 있는 기술을 개발하고, 분리한 주름 그래핀을 페트(PET)와 실리콘 고분자 소재에 전사해 성능 검증에 성공했다. 기술의 핵심은 주름 그래핀과 제조 기판 사이에 물에 쉽게 녹는 수용성 필름층을 추가하는 것이다. 기판 위에 수용성 필름을 코팅한 후 롤 공정으로 그래핀을 전사하면 그래핀과 기판 사이의 접착력이 향상돼 대면적 공정에서도 그래핀의 주름 구조를 원하는 대로 제어 가능하다. 제조 후 물을 이용해 수용성 필름을 녹이면 주름 그래핀이 기판에서 분리돼 원하는 소재의 다른 기판에 전사할 수 있다. 전사란 제조분야의 용어로, 일정한 패턴 혹은 얇은 필름층 등을 원하는 대상 위에 옮기는 것을 의미한다. 연구진은 수용성 필름을 사용해 제조한 주름 그래핀을 산업현장에서 널리 쓰이는 투명 소재인 페트와 실리콘 고분자 기판 위에 전사한 후 성능을 검증했다. 분석 결과 두 경우 모두 주름 구조의 손상이나 잔류 오염물질이 발생하지 않으면서 광투과도, 전기·기계적 특성 및 내구성이 우수함이 확인됐다. 탄성 변형성이 작은 페트 소재에 주름 그래핀을 제조한 사례는 이번이 세계 최초이다. 주름 그래핀은 플렉서블 투명전극을 필요로 하는 스마트폰이나 웨어러블 기기, 뛰어난 전기·화학적 반응성과 효율이 요구되는 각종 센서와 필터, 에너지 저장 소자, 태양전지 등에 활용할 수 있다. KRISS 소재융합측정연구소 홍성구 책임연구원은 “이번 기술은 제조업에서 흔히 쓰이는 롤 공정을 채택해, 주름 그래핀을 다양한 응용분야에서 저비용·대면적으로 활용할 실마리가 될 것”이라고 밝혔다. KRISS 기본사업의 지원을 받아 수행한 이번 연구의 성과는 국내와 미국에서 특허 출원을 완료했으며, 6월 나노분야 국제학술지 ACS Nano (IF=18.027)에 게재됐다. 프라샨트 UST-KRISS 스쿨 박사과정생이 논문 1저자로, 홍성구 책임연구원이 교신저자로 참여했다.
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우주 극한환경 견디는 초고온 내열소재 측정 돌파구 확보한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)이 3,000K 이상의 초고온 환경에서 내열소재의 열물성을 정밀측정할 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다. K(켈빈)은 온도의 단위로, 3,000K은 섭씨 2,727도에 해당한다. 통상 제철소의 용광로 온도는 약 1,773K이고, 태양의 표면 온도는 약 6,000K이다. ▲KRISS 극한측정연구팀(사진 좌측부터, 레 후 냣 UST 학생연구원, 조용찬 선임연구원, 전상호 post-doc 연구원, 이주혁 책임연구원) / 사진 제공 : KRISS 지난 6월 21일 한국이 발사에 성공한 누리호는 3,773K에 달하는 초고온 연소가스를 배출해 추진력을 얻었다. 냉각장치를 고려하더라도 발사체에 사용되는 합금소재는 3,000K 이상의 초고온을 견뎌야 한다. 우주 발사체나 항공기 엔진, 핵융합로 등의 극한환경에서는 녹는점이 높은 티타늄, 텅스텐 등의 내열금속소재가 주로 사용된다. 작동 온도가 높을수록 효율이 향상되나, 금속은 고온에서 부피가 팽창하므로 안정적인 설계를 위해서는 소재가 열에 반응하는 성질인 열물성을 정확하게 파악하는 것이 필수적이다. 상용 열물성 측정장치는 시료에 직접 접촉하는 방식으로, 측정 가능한 최고온도가 2,000K 수준이다. 그보다 높은 온도의 시료는 비접촉식으로 측정해야 정확한 값을 얻을 수 있어 정전기를 통한 공중부양장치를 사용한다. 이 장치는 우리나라 외에 미국, 독일, 중국, 일본 등 항공우주분야 강국들만 보유한 장치이다. ▲KRISS 연구팀이 밝혀낸 기존 3,000K 이상 열물성 측정결과의 불일치 주요 요인 / 사진 제공 : KRISS 지금까지 정전기 공중부양장치를 통한 열물성 측정은 2,000K 이하의 온도에서는 비교적 일관된 값을 보였으나, 그 이상의 온도에서는 산포도가 커 측정결과를 신뢰하기 어려웠다. KRISS 극한측정연구팀은 3,000K 이상에서 열물성 측정값의 불확도를 제시해 기존 연구결과들의 불일치 원인을 규명하고, 정밀하고 신뢰할 수 있는 측정기법을 개발했다. 3,000K 이상의 열물성 측정에서 관련 불확도를 정밀 분석한 사례는 이번이 세계 최초이다. ▲KRISS 극한측정연구팀이 정전기 공중부양장치를 이용해 내열금속의 초고온 열물성을 측정하고 있는 모습 (사진 좌측부터 이주현 책임연구원, 조용찬 선임연구원) / 사진 제공 : KRISS 연구팀은 정전기 공중부양장치로 내열소재인 니오븀, 몰리브덴늄, 탄탈륨 금속시료를 공중에 띄우고, 고출력 레이저로 시료를 녹여 3,000K 이상에서 액체 밀도와 열팽창률을 정밀하게 반복 측정하는 데 성공했다. 이번 연구성과는 우주 발사체, 항공기 엔진, 핵융합로 가스 터빈 등에 쓰이는 합금소재뿐 아니라 금속 3D 프린팅 공정의 설계에서도 안전성과 효율성을 높이기 위한 기준 물성 값을 제공할 전망이다. KRISS 이근우 책임연구원은 “우주·항공·국방 등 핵심전략기술은 해외에서 수입이 쉽지 않아 국가 차원에서 독자적인 기술 확보가 필요하다”며 “이번 성과는 국내 극한산업의 수준을 한층 끌어올릴 돌파구가 될 것”이라고 말했다. 향후 KRISS는 열물성 측정연구를 4,000K 이상까지 지속해, 이를 바탕으로 극한환경에 활용될 여러 종류의 초고온 내열소재 개발에 도전할 예정이라고 밝혔다. KRISS 주요사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 성과는 측정표준 분야의 세계적인 학술지인 메트롤로지아(Metrologia, IF: 3.157)에 6월 온라인 게재 승인됐다.
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표준연, 국산 연구장비기업 방문 세미나 개최한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)은 4월 26일(화) 국내 연구장비 산업 활성화를 위한 “국산 연구장비기업 방문 세미나”를 개최했다. ▲국산 연구장비기업 방문 세미나 현장 / 사진제공 : KRISS 과학기술정보통신부(이하 과기부)주관, 한국연구산업협회 주최로 시행되는 국산 연구장비기업 방문 세미나는 KRISS를 시작으로 올해 상반기 중 10개 공공 연구·시험기관에서 차례로 개최된다. 연구장비는 기초 및 응용과학기술 발전에 있어 중요한 요소이나, 국산 연구장비는 상대적으로 인지도와 신뢰성이 낮아 연구현장에서는 외산 장비가 선호되고 있다. 이번 세미나는 지난해 10월 국내 연구장비 산업 진흥을 위한 연구산업진흥법이 시행됨에 따라 관련 산업체와 연구현장 간 소통의 장을 제공하고 신규 수요를 발구하기 위해 마련됐다. 이날 행사에는 총 6개 연구장비기업을 비롯해 과기부 연구산업진흥과, 한국연구산업협회, KRISS 관계자들이 참석했다. 참여 기업들은 장비 전시 및 시연을 통해 자사 장비의 우수성을 설명하고, 관련 연구실을 대상으로 맞춤형 상담을 실시했다. ▲행사에 참여한 연구장비기업이 자사 장비를 설명하고 있는 모습 / 사진제공 : KRISS KRISS 박현민 원장은 “KRISS은 40년 이상 축적된 측정기술을 바탕으로 국산연구장비의 신뢰성 향상에 적극적으로 기여해왔다”며 “향후에도 미래선도연구장비 핵심기술개발사업단, 국산연구장비활용랩, 연구장비 소프트웨어 교육 등 관련 사업을 통해 국내 연구장비기업 경쟁력 강화에 주도적인 역할을 수행할 것”이라고 밝혔다.
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물리 이론 학습하는 인공지능 탄생, 응용문제도 ‘척척’한국표준과학연구원(원장 박현민, 이하 KRISS)과 포항공과대학교(총장 김무환, 이하 포스텍) 공동연구팀이 음향 물리 이론을 학습할 수 있는 인공지능(AI) 기술을 국내 최초로 개발했다. ▲KRISS-포스텍 공동연구팀 (사진 좌측부터 이승철 포스텍 기계공학과 부교수, 이형진 KRISS 선임연구원, 이수영 포스텍 석박통합과정 연구원) / 사진 제공 : KRISS 이번에 개발한 기술은 AI 기반 음향 시뮬레이션 기술로, 음향‧소음‧진동 등의 변화를 실시간으로 예측하고 문제를 해결할 수 있는 기반기술이다. 이를 활용하면 가전기기, 자동차 등의 제품부터 건물, 다리 등의 구조물에 이르기까지 다양한 대상의 음향‧진동 상태를 모니터링하고, AI가 시뮬레이션을 거쳐 내린 의사결정을 즉각 반영해 성능을 최적화할 수 있다. 이번 성과는 특히 산업계에서 각광받는 신기술인 “디지털 트윈(digital twin)”에 적용 가능하다. 디지털 트윈은 가상세계에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만든 뒤 다양한 시뮬레이션을 통해 검증하는 기술이다. 가상세계에서 장비, 시스템 등의 상태를 모니터링하고 유지·보수 시점을 파악할 수 있다. 공장 내부의 데이터를 수집‧분석해 사람 없이 AI가 공정을 제어하는 스마트 팩토리는 디지털 트윈을 필요로 하는 대표적인 사례다. ▲공동연구팀이 AI음향 시뮬레이션 기술을 이용한 실험 결과를 확인하고 있는 모습 / 사진 제공 : KRISS 현재 디지털 트윈의 음향 시뮬레이션에 활용할 수 있는 기술은 일반 AI 기술과 공학분석용 계산법 두 가지다. 일반 AI 기술의 경우 학습한 데이터 범위 내의 계산은 빠르고 정확하지만 경험하지 않은 상황에 대한 응용력이 부족하다는 단점이 있다. 공학분석용 계산법은 정확도는 높지만 계산 소요시간이 길어 실시간 활용이 어렵다. 이번에 개발한 AI 음향 시뮬레이션 기술은 기존 기술들의 단점을 모두 극복했다. 일반 AI 기술에 비해 월등한 정확도와 돌발변수 대응능력을 갖췄으며, 공학분석용 계산법보다 계산 속도가 450배 빠르다. 높은 정확도와 초고속 해석능력, 변수에 대한 응용력을 모두 갖춰 디지털 트윈 실용화에 기여할 수 있다. 이를 가능케 한 기술의 핵심은 AI 신경망에 물리 이론을 직접 학습시키는 딥러닝 알고리즘이다. 소리가 퍼지고 반사되는 환경에 돌발 상황이나 변수가 발생하더라도 이론적 원리를 알고 있기 때문에 실시간으로 정확한 분석값을 내놓을 수 있다. ▲KRISS-포스텍 공동연구팀 / 사진 제공 : KRISS 한국표준과학연구원 이형진 선임연구원은 이번 성과를 두고 “언어를 배울 때 생활 속 경험뿐 아니라 문법책으로 원리를 익히면 더 빠르고 정확하게 배울 수 있는 것과 마찬가지”라며 “AI 딥러닝의 패러다임을 바꾸는 성능을 보여줄 것”이라고 말했다. 포스텍 이승철 교수는 “KRISS와 포스텍이 각각 음향진동 분야와 인공지능 분야에서 보유한 전문성을 합쳐 시너지를 냈다”며 “이번 성과를 디지털 트윈에 실제로 적용할 수 있도록 후속연구를 이어갈 계획”이라고 포부를 밝혔다. 산업통상자원부‧방위사업청의 민군기술협력사업과 KRISS 주요사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구의 성과는 기계공학 분야의 세계적인 학술지인 Engineering with Computers (IF: 7.963, JCR Top 2.63%)에 4월 9일 온라인 게재됐다.
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국표원, 표준물질 개발로 소재·부품·장비 고(高) 품질화 지원산업통상자원부 국가기술표준원은 올해 소부장(반도체,디스플레이),그린뉴딜(환경,에너지),감염병(바이오·헬스)등 국가 주력·유망산업 분야에서 활용이 필수적이고 파급력이 높은 표준물질 개발을 위해 올해'상용표준물질 개발·보급사업'에136억원을 투입하고37개 과제를 새롭게 착수한다고14일 밝혔다. ‘상용표준물질 개발·보급사업’은 소부장 경쟁력 강화 등을 위해2020년부터 표준물질 개발40개 과제로 시작하였으며,동 과제를 수행한 기관 및 기업은70종의 표준물질 개발을 완료하고 한국인정기구(KOLAS)로부터 국가공인 표준물질생산기관으로 인정을 받았다. 국표원은 금년 사업3년차를 맞아 소부장2.0,그린뉴딜,감염병 등에 적극 대응하기 위해 필수 표준물질 개발을 확대한다고 밝혔다. 소부장2.0신규 과제로'전기전도도 표준물질'개발을 추진한다.반도체 공정용 초순수,이차전지 전해질 등의 순도 측정에 필요한 액체 표준물질로,산업 폐수처리를 통한 물 재사용 기술 개발 및 측정 장비 개발 등에 활용될 것으로 기대된다. 그린뉴딜과 감염병 분야에선 각각'폐배터리 평가용 표준물질'과'항원·항체 표준물질'을 개발한다. 이와 함께 작년에 시작한'감염병 진단용 표준물질', '이차전지용 양극활 표준물질'등12개 개발과제는 연내 완료할 예정이다. 국표원은2월15일에 산업기술R&D정보포털(https://itech.keit.re.kr)을 통해‘22년 사업계획을 공고하며, 3월16일까지 사업 신청을 받고 수행기관을 선정할 계획이다. 아울러 국표원은 한국산업기술시험원(KTL),한국표준과학연구원(KRISS)등과 함께 표준물질관련 산업생태계를 조성하고 기술·수출 지원을 강화할 계획이다. 국가기술표준원 이상훈 원장은“표준물질은 소재·부품·장비의 품질과 성능 측정에 필수적으로 사용될 뿐 아니라,미래 핵심산업과 국민 보건에도 직결된 필수요소”라고 강조하고, “상용 표준물질 개발을 통해 무역 안보역량을 강화하는 한편,국산 표준물질의 국내·외 유통을 적극 지원하여 표준물질을 수출상품으로 발전시켜 나갈 예정임”을 밝혔다.
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표준연, 세계측정의 날 기념행사 개최▲행사 내빈들과 측정표준 유공자 포상 수상자들이 기념촬영을 하고 있다 / 사진 제공 : KRISS 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)은 5월 20일(금), 세계측정의날(WMD, World Metrology Day)을 맞아 원내 기념행사를 개최했다고 밝혔다. 세계측정의 날은 1875년 5월 20일 세계 17개국이 프랑스 파리에서 체결한 미터협약을 기념해 지정한 날이다. 미터협약(meter convention)이란 미터법 도량형의 제정·보급을 목적으로 1875년 체결한 국제협약으로서, 길이와 질량의 단위를 미터 기반으로 제정한 것이다. 우리나라는 1959년 미터협약에 가입 후, 1964년부터 계량법에 기반해 미터법을 전면 실시했다. KRISS를 비롯한 각국의 국가측정표준기관들은 과학과 산업의 기반이 되는 단위와 측정의 중요성을 알리기 위해 매년 새로운 주제로 행사를 개최하고 있다. 2022년 세계측정의 날 행사는 ‘측정표준, 디지털 세상의 기준(Metrology in the Digital Era)’을 주제로 개최된다. 이번 주제는 전 세계가 디지털 사회로 이행하고 있는 과정에서 측정표준의 역할을 되짚어보기 위해 선정됐다. 올해 세계측정의 날 기념식에는 측정과학 및 측정기술 발전에 공헌한 유공자들을 대상으로 과학기술정보통신부 장관 표창, 국가과학기술연구회 이사장상, 한국표준과학연구원 원장 표창이 수여될 예정이라고 밝혔다. 이어 ‘디지털 전환’을 주제로 한국지능정보사회진흥원 박원재 부원장의 초청강연이 진행된다. KRISS 박현민 원장은 “현대의 산업과 과학기술 발전은 모두 측정과 함께 이뤄져 왔다”며, “디지털 대전환을 겪고 있는 현대사회에서 측정표준은 변화에 안정적으로 대응하기 위한 기준이 될 것”이라고 말했다.
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표준연, 손상된 DNA 조각의 체내 분해요인 발견한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박현민)이 체내에서 DNA 손상조각을 분해시키는 단백질을 발견하고 이를 시험관에서 증명하는 데 성공했다고 밝혔다. ▲손상된 DNA 조각의 체내 분해 요인을 발견한 KRISS 연구진 (좌측부터 송윤주 학생연구원, 최준혁 책임연구원, 김근회 UST 학생연구원) / 사진제공 : KRISS 세포 내 DNA는 자외선‧흡연 등의 발암물질과 체내 대사물질로 인해 매일 지속적인 손상을 입는다. 그럼에도 DNA 내의 유전정보가 보존되는 이유는 세포가 손상된 DNA를 복구하는 시스템이 존재하기 때문이다. 세포의 DNA 복구가 원활하지 않으면 DNA 손상이 누적돼 노화나 암을 포함한 심각한 질환이 발생할 수 있다. DNA 복구 과정에서 필연적으로 발생하는 DNA 손상조각은 염증이나 부적절한 면역반응을 일으켜 질병을 유발할 수 있으며 시간이 지나면 체내에서 점차 감소한다. 지금까지는 극미량 DNA 조각을 분석할 수 있는 기술이 없어 이러한 감소의 원인을 알 수 없었으나, KRISS 연구진은 자체 기술력을 통해 특정 단백질이 DNA 손상조각의 분해에 기여한다는 것을 세계 최초로 밝히고 이를 시험관에서 증명해냈다. ▲DNA 복구 과정에서 발생하는 극미량 DNA 손상조각 측정 / 사진제공 : KRISS 연구진은 세포에 존재하는 수많은 유전자의 발현을 조절한 후 DNA 손상조각이 이러한 변화에 어떻게 반응하는지 정밀하게 측정했다. 이 과정에서 TREX1 단백질이 많아지면 DNA 손상조각이 크게 감소한다는 점을 밝혀냈다. 또한 세포에서 DNA 손상조각이 감소하기 전에 대량으로 분리‧정제해 시험관 내에서 TREX1 단백질이 DNA 손상조각을 분해한다는 것을 증명했다. KRISS 바이오분석표준그룹 최준혁 책임연구원은 “DNA 조각들은 적절히 조절되지 않을 시 노화와 질병의 원인이 되고, 특히 암세포 내에서 항암치료에 내성을 유발한다고 알려져 있다”며 “DNA 손상조각의 분해 메커니즘을 밝힌 이번 연구성과는 항암치료 연구에 유용한 정보가 될 것”이라고 말했다. 이번 연구성과는 KRISS에서 자체 개발한 세계 최고 수준의 극미량 DNA 손상조각 측정기술이 있었기에 가능했다. KRISS는 2015년 세계 최초로 각종 발암물질로 인해 발생하는 DNA 손상조각 검출에 성공한 데 이어 해당 기술을 지속적으로 고도화해, 현재는 DNA 손상 후 3분 이내에 발생하는 DNA 손상조각도 정밀하게 분석할 수 있다. 또한 검출에 필요한 시료의 양도 이전 대비 약 10분의 1로 줄여, 10 피코그램 수준의 극히 적은 시료에서도 분석 가능하다. 피코그램(picogram)은 질량의 단위로 10-12 그램(gram)을 의미한다. 대장균 하나의 무게가 약 1 피코그램, 일반적인 인체세포 하나의 DNA가 약 6 피코그램으로 알려져 있다. ▲KRISS 연구진이 세포를 발암물질에 노출 후 DNA 손상을 확인하고 있는 모습 / 사진제공 : KRISS 이 기술을 활용하면 개인별 DNA 복구 활성도를 직접적으로 상호비교할 수 있어, 암 발생 위험도 혹은 항암치료 효과 등을 산출해 개인 맞춤형 암 치료법을 개발하는 데 도움이 될 것으로 전망된다. 향후 KRISS는 극미량 DNA 손상조각 측정기술을 한층 더 발전시켜 임상 적용을 위한 발판을 마련할 계획이라고 밝혔다. KRISS 주요사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행한 이번 연구의 성과는 생명과학분야 저명 학술지인 핵산 연구(Nucleic Acids Research, IF 16.97, 주/교신저자)에 4월 22일자로 게재됐으며 생물학연구정보센터(BRIC)의 ‘한국을 빛낸 사람들’ 논문으로 선정됐다. 최준혁 박사가 지도한 UST 석사과정 김선희, 김근회 학생이 논문 주저자로, 미국 라이트 주립대 켐프(Kemp) 교수가 공동교신저자로 참여했다.