◇ 인공지능이 최적 항균 펩타이드 찾는다

광주과학기술원(GIST)는 남호정 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀이 지난달 3일 국제 학술지 ‘단백질 과학’에 항균 펩타이드 분자를 빠르게 찾아주는 인공지능(AI) 모델을 개발해 발표했다고 5일 밝혔다.

펩타이드는 2~70개의 아미노산이 사슬처럼 연결된 분자를 말한다. 아미노산으로 이뤄졌다는 점에서 단백질과 비슷하지만, 3차원 구조가 기능에 중요한 역할을 하는 단백질과 다르게 아미노산 염기서열만으로도 생리현상 조절, 항생 기능 등을 나타낸다.

GIST 연구팀은 자연어처리 모델인 버트(BERT)를 기반으로 펩타이드의 항균 효과를 정확하게 판별할 수 있는 AI 예측 기술(AMP-BERT)을 개발했다. 버트는 자연어 해석에 특화된 모델로, 아미노산 염기서열을 하나의 문장으로 인식해 전체 염기서열의 특징을 알아낼 수 있다.

◇ 한양대·서울시립대·KRICT 연구팀, 반투명 유기 태양전지 세계 최고 효율 달성

한양대는 화학과 최효성 교수, 서울시립대 전기전자컴퓨터공학부 김혁 교수, 한국화학연구원(KRICT) 고서진 박사 연구팀이 3D 광학 시뮬레이션을 통해 반투명 유기 태양전지를 합리적으로 예측해 반투명 유기 태양전지 분야에서 세계 최고 성능을 달성했다고 4일 밝혔다. 

연구팀은 반투명 태양전지의 성능 향상을 위해 '은 나노선 투명 전극 개발'에 집중했다고 밝혔다. 

본 연구팀은 세계 최초로 3D 광학 시뮬레이션을 도입해 은 나노선 투명 전극의 성능 및 빛의 투과율을 정확히 예측하는 데 성공했다. 이를 적용한 반투명 유기 태양전지를 합리적으로 디자인했으며, 이를 실제 실험에 적용해 세계 최고 성능을 기록할 수 있었다.

◇ 도심 자투리땅 초목 CO₂ 흡수 기대이상 효과

컬럼비아기후대학원에 따르면 산하 '라몬-도허티 지구관측소' 박사후 연구원 웨이단단이 이끄는 연구팀은 뉴욕시 정밀 초목 지도를 활용해 자투리땅의 초목까지 반영한 CO₂ 흡수 효과를 분석한 연구 결과를 '환경연구회보'(Environmental Research Letters)에 발표했다. 

연구팀은 고도로 개발된 도심에 흩어져 있어 무시되던 작은 초목이 광합성을 통해 자동차 배기가스 등으로 배출되는 CO₂를 흡수하는데 상당한 역할을 한다고 밝혔다. 지금까지 관련 연구는 도심내 큰 숲과 잔디밭만으로 대상으로 진행했다. 이를 통해 뉴욕시내에서 나무로 덮인 곳이 170㎢(22%), 잔디 지역은 94㎢(12%)에 달하는 것을 확인했다.

◇ 단국대 한문교육연구소, 고문헌 한자 90% 인식 AI 개발

인공지능(AI)과 빅데이터 기술로 조선왕조실록, 일성록(日省錄), 개인 문집류 등 고문헌의 한자를 지금보다 좀 더 빠르게 확인하고 연구할 수 있는 길이 열렸다.

단국대 부설 한문교육연구소와 자율형블록체인융합연구소는 고문헌에 표기된 흘림체 글자 등 복잡한 한자에 인공지능 기술을 적용, 한자를 자동으로 분할하고 인식하는 모델을 개발하는데 성공했다고 6일 밝혔다. 

이번 개발로 3억 자 이상의 한자 이미지를 데이터베이스로 구축, 사용자가 사용할 경우 전체 한자의 90% 이상을 판별할 수 있다.

이 프로그램은 고문헌 이미지 파일의 한자 이미지를 자동으로 분할하고 이후 추출된 한자 자형 이미지에 맞는 한자 유니코드를 부여해 검색과 활용이 용이한 신뢰도 높은 한자 자형 정보 데이터베이스를 구축한다.

◇ 대학에 '전략기술 연구소' 만든다

과학기술정보통신부는 전략기술 분야 연구 거점 육성을 위해 대학에 '혁신연구센터'(IRC, Innovation Research Center) 3곳을 선정한다고 2일 밝혔다. 정부는 각 센터에 연간 50억 원씩 최대 10년을 지원할 계획이다. 

혁신연구센터는 정부가 대학을 중심으로 국가전략기술에서 혁신 성과를 창출하기 위해 올해 신설한 기관이며, 국가전략기술은 반도체·디스플레이, 이차전지, 첨단 이동수단, 차세대 원자력 등 12가지 분야의 기술을 뜻한다.

과기정통부는 협력 연구과제, 신진 연구자 육성, 연구 장비·인프라 구축 등을 지원하며 세계적인 연구거점으로 발전할 수 있도록 도울 방침이다.

◇ 기계연구원, 치매 조기 진단 가능한 '인공수정체' 기술 개발

한국기계연구원은 연세대학교, 용인세브란스병원 및 강남세브란스병원과 공동 연구를 통해 퇴행성 뇌질환인 알츠하이머를 조기에 진단할 수 있는 안구 내 삽입형 스마트 인공수정체 개발에 성공했다고 5일 밝혔다.

공동 연구팀은 뇌와 직접 연결돼 있는 눈의 특성에 착안, 다양한 바이오마커의 검출이 가능한 반응성 하이드로젤 기반 센싱 모듈을 개발하고 이를 모아레 패턴의 신호로 발현토록 인공수정체에 탑재시켜 인체 삽입형 바이오 센싱 시스템을 개발했다. 

하이드로젤은 기본 성분으로 물이 들어 있는 젤리 모양의 물질이고 모아레 패턴은 규칙적으로 되풀이되는 모양을 여러 번 거듭할때 주기의 차이에 따라 시각적으로 만들어지는 줄무늬를 말한다.

연구팀에 따르면 항체가 결합된 하이드로젤 패턴이 목표한 바이오마커와 반응해 수축하면 수축에 의해 좁아지는 하이드로젤 패턴이 기준격자와 겹쳐 생성되는 모아레 신호의 변화를 이용해 바이오마커를 검출한다.

◇ 5분 만에 코로나 진단한다…KIST, 초고속 PCR검사 기술 개발

한국과학기술원(KIST) 안전증강융합연구단 김상경 단장·정승원 박사 연구팀은 광열 나노소재를 활용해 기존 PCR 검사 시간을 10배 단축하면서도 기존 검사방식과 동등한 진단성능을 가진 초고속 PCR 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 

PCR 검사는 DNA 양을 증폭시켜 표적 핵산을 검출하는 분자진단 기술이다. 기술 특성상 DNA 증폭에는 65~95℃ 사이에서 반복적인 온도 순환이 필요하다. 기존 열판을 사용하는 방식에서는 초당 2~3℃의 온도변화가 이뤄졌다. 하지만 빛을 조사하는 즉시 높은 열을 빠르게 내는 특징을 가진 광열 나노소재를 이용하면 초당 22℃의 온도변화를 구현할 수 있다. 연구진은 효율적이지만 안정성이 낮은 광열 나노소재의 단점을 극복하기 위해 물리적으로 소재를 붙잡을 수 있는 고분자 복합체를 제작해 안정성을 확보, 열판이 없는 소형 PCR 구동장치 개발에 성공했다.

◇ 뉴로메카, 우주 잔해물 포획 로봇팔 만든다

협동로봇 제조기업 뉴로메카가 국방과학연구소 민군협력진흥원 민·군겸용기술개발사업인 '우주 잔해물 포획을 위한 전개형 및 로봇팔형 탑재체 기술개발' 사업에 공동연구개발기관으로 선정됐다고 3일 밝혔다. 산업통상자원부와 방위사업청이 공동 투자하는 사업이다.

사업은 임무 수명이 종료된 위성체와 우주 파편 등 우주 잔해물을 제거하기 위한 사업이다. 목표는 우주 잔해물 포획 탑재체를 로봇팔형이나 전개형으로 설계·제작하고 지상 시험을 통해 성능을 검증하는 것이다.

주관연구개발기관인 국방과학연구소와 뉴로메카, 한국생산기술연구원, 모트롤, 이앤이, 오토콘테크, 아라스페이스, 쎄미콤, 광주테크노파크, 한양대학교 에리카산학협력단, 조선대학교 산학협력단이 공동 연구개발기관으로 참가한다.

◇  하이브리드 UV 포토디텍터 기술 개발

광운대학교 전자공학과 이지훈 교수 연구팀은 전자공학과 슈센린 석박통합과정 연구원(제1저자)과 함께 메타표면 플라즈몬 입자 기반의 금-백금 코어쉘 나노입자 (AuPt alloy hybrid nanoparticles (AHNPs), 그레핀 양자점 (graphene QD) 및 산화아연 양자점 (ZnO QDs)을 통합한 ‘하이브리드 UV (자외선) 포토디텍터’를 개발하는데 성공했다.

UV 검출은 화염 감지, 공장 자동화, 미사일 발사 감지, 위성 통신, 오염 모니터링, 환경 모니터링, 생화학 분석 등에 폭넓게 쓰이고 있어, 많은 연구가 진행되고 있는 광전자 분야이다. 포토디텍터(photodetector, PD)는 광자와 전자기파를 탐지하는 광전자 소자이다. 

◇ 부경대-한양대 연구팀, 태양전지-LED 동시 구현 첨단소재 공동개발

국립부경대학교와 한양대학교 공동연구팀이 차세대 태양전지와 발광다이오드(LED)를 동시에 구현할 수 있는 첨단 단일 소재를 개발했다.

부경대 물리학과 이보람 교수와 한양대 화학과 최효성 교수, 송호찬‧정우현 박사과정생 등 연구팀은 ‘페로브스카이트 나노결정 기반 잉크’를 개발하고, 연구성과를 재료과학 분야 세계적 권위 학술지인 'Advanced Materials'(IF=32.086)에 최근 발표했다.

이 연구성과를 담은 논문은 'A Universal Perovskite Nanocrystal Ink for High-Performance Optoelectronic Devices'이다.

연구팀이 개발한 첨단소재는 광활성 반도체 소재인 페로브스카이트 나노결정(PNC)을 이용해 높은 광발광효율과 안정성을 구현한 SPLE-PNC 잉크다. 연구팀은 '다이페닐프로필암모늄 아이오다이드(DPAI)'라는 화합물을 사용하는 방식으로 표면결함을 억제하는 데 성공했다. 그 결과 SPLE-PNC 잉크는 박막 광발광효율이 기존 대비 37%나 높아졌다.