SOONCHUNHYANG INDUSTRY-ACADEMY COOPERATION FOUNDATION
우리대학 순천향의생명연구원(SIMS) 이만열 교수 연구팀이 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 ‘2023년도 바이오·의료기술개발사업’의 ‘줄기세포 ATLAS 기반 난치성 질환 치료기술개발’ 분야 주관 연구팀으로 최종 선정됐다고 3일 밝혔다. 사업에 대한 소개와 선정 과정에 대해 들어보자.1. 선정되신 ‘바이오‧의료기술개발사업’은 과학기술정보통신부가 미래 유망 바이오기술 분야(신약, 줄기세포 등)의 원천기술 확보를 위해 전폭적으로 지원하는 대형국책연구사업입니다. 해당 과제에 함께 선정된 기관들도 서울대, 포항공대, 삼성병원 등 메이저 대학 및 병원이고, 전체 사업 선정 결과를 봐도 지역 사립대는 우리대학이 유일합니다. 쉽지 않은 여건 속에서도 어려운 과제에 선정되신 것을 축하드립니다. 선정되신 사업에 대한 소개와 선정되시기까지의 과정에 관해서 설명 부탁드립니다.매달 다른 교수님의 탁월한 연구성과에 감탄하며 읽던 ‘이달의 연구자 interview’에서 제 연구내용을 소개해 달라는 제안을 받고 적잖게 당황스러웠습니다. 아직 갈 길이 멀고 많이 부족하여 뭐 하나 내세울 만한 게 없는 부족한 연구이지만, 우리 순천향 가족들이 너그러운 마음으로 읽어주실 것을 믿고 몇 글자 적어보았습니다.이번에 선정된 “시공간 다중 오믹스 분석을 통한 유전성 심장질환 줄기세포 ATLAS 구축 및 활용 기술 개발” 사업은 2023년 바이오·의료기술개발사업의 일환으로 총 47.5억 원의 국가 연구비를 5년간 지원받는 국책 사업입니다. 최근 바이오 연구 분야에서 단일세포 전사체 분석을 기반으로 하는 유전체 분석 연구가 핵심적인 연구 기법으로 주목받고 있어서 본 과제가 기획단계부터 많은 과학자의 관심을 받았습니다. 실제로 많은 연구자들이 공모에 참여하여 높은 경쟁률을 보였다고 합니다. 나름의 자부심이라고 하면, 함께 경쟁했던 대학 중에서 유일한 지역 사립대라는 점과 줄기세포 연구자가 이끄는 유일한 연구팀이라는 점입니다. 과제 선정 후에 많은 축하를 받았는데, 그 중에서도 본 과제에는 유전체 연구가 필수적인데도 배아줄기세포 연구자가 선정되었다는 사실에 놀란 분들도 많았습니다.이렇듯 치열했던 경쟁에서 선정될 수 있었던 강점 하나를 이번 인터뷰를 통해 함께 공유하고자 합니다. 그것은 단연 순천향의생명연구원(SIMS)이 가지고 있는 최신 연구 인프라 덕분입니다. SIMS(심스)는 단일세포 전사체 분석이 우리나라에 처음 알려지기 시작하던 2018년부터 관심을 갖고 해당 분야의 장비(10x Genomics)를 구축하여 단일세포 전사체 분석 서비스를 제공해 왔습니다. 이후에는 최신 장비인 droplet digital PCR 장비까지 구비하여, 단일세포 수준의 아틀라스를 구축할 수 있는 기관으로 성장하였습니다. 이와 같은 연구 인프라의 선제적 구축은 단일세포 전사체 논문이 단 한 편뿐이었음에도, 저를 자연스럽게 줄기세포 연구자 중에서 단일세포 전사체 분석 전문가로 보일 수 있게 해주었고, 이러한 인프라 구축과 분석을 통해 다양한 연구자들이 SIMS를 찾아 함께 연구를 논의할 기회가 만들어졌습니다. 또한, 저는 그들의 공동연구자가 되어 새로운 연구 영역에 도전할 기회를 얻었습니다.결국, 선제적 인프라 구축은 순천향대학교의 경쟁력을 향상시키는 기회뿐만 아니라 개인 연구자의 연구역량을 향상시켜 경쟁력 있는 연구자로 발돋움할 수 있게 해 주었습니다. 이제 최신 연구 인프라의 구축은 바이오의료기술 발전의 선제 조건이 되었습니다.2. 교수님께서는 이번에 선정된 과제를 통해 개발된 기술이 향후 폭넓게 활용되기 위해서는 다방면의 과학자, 그리고 임상의사의 협력이 중요하다고 강조하셨습니다. 교수님은 이전부터 임상 교수님들과 공동연구를 활발히 진행해오셨는데요, 작년에는 천안병원 교수님과 '급성허혈성뇌졸중 줄기세포치료제’ 개발을 목표로 연구하셨고, 올해는 가톨릭대, 중앙대, 숭실대, 인공지능(AI) 기반 바이오 스타트업(포트레이, 메테오바이텍)과 공동연구를 진행하고 계십니다. 교수님들마다 전문분야와 관심도 다르고, 거리도 멀어 연구 협력이 쉽지 않으셨을 것 같습니다. 이러한 어려움들을 극복하고 성공하는 융합연구팀은 무엇이 다른지 궁금합니다.앞으로의 의학은 “정밀의학”과 “맞춤형 의학”의 시대로 전망됩니다. 이러한 미래 의학을 개척하기 위해서는 기초과학, 인공지능(AI), 임상의학 및 공학 등 다양한 분야의 융합 연구가 필요하며 이를 통해 미래 의학과 미충족 의료 문제를 해결할 수 있습니다.융합연구는 다양한 분야 전문가들의 지식과 기술을 유기적으로 결합함으로써 현대 의학의 미충족 의료 문제를 다각적으로 탐구하고 해결할 가능성을 보여 줍니다. 본 과제를 예를 들어 말씀드리면, 심장을 구성하는 세포 하나하나를 전사체 분석을 하여 심장을 구성하는 세포 집단을 지도화(아틀라스)하는 연구 과제입니다. 과거에는 한 명의 유전자를 분석하는데 수억 달러와 수년이라는 긴 시간이 걸렸던 것을 생각하면 도저히 상상할 수 없는 연구입니다. 그러나 그동안 공학자들이 유전자 분석 방법을 혁신적으로 개선하는 2세대 분석 방법 NGS(next generation sequencing)을 개발하여 이제는 한 사람의 유전정보를 분석하는데 단 100만원이면 가능한 시대가 되었습니다. 또한, 단일세포 전사체 분석을 기반으로 하는 세포 지도 구성을 위해서는 우리가 상상도 할 수 없이 막대한 양의 정보를 처리할 수 있는 알고리즘과 세포의 운명을 예측할 수 있는 AI 기술의 도움이 필요합니다.이처럼 하나의 프로젝트를 수행하기 위해서는 다양한 분야의 최신 기술이 집적화될 때 연구가 가능한데, 이러한 융합된 기술은 한 명의 과학자가 일생동안 배울 수 있는 수준의 영역을 넘어서고 있습니다. 따라서 미래 의학과 미충족 의료 문제 해결을 위해서 우리는 학문의 경계를 허물고 융합과 협력의 연구를 추구해야 합니다. 이번 연구 과제를 준비하면서 가장 유능한 공동연구자를 찾기보다는 학문에 대한 호기심을 가지고 동료 연구자와 화합할 수 있는 연구자를 찾는 것이 우선이었습니다. 자기의 욕심보다는 협력을 먼저 생각하는 연구자를 연구팀에 모시려고 노력했고, 그로 인해 과제계획서 작성, 발표 준비, 평가 과정에서 불협화음 없이 원활한 진행을 끌어냈습니다. 과제를 준비하는 기간 내내 연구팀에 있는 모든 교수님들은 항상 “연구과제를 준비하면 새로운 것을 많이 배우고 있습니다”라는 말씀을 가장 많이 하셨습니다. 그만큼 학문의 경계를 넘나드는 것에 두려워하지 않고, 자기 연구자원을 먼저 공유하려는 협력적인 모습을 갖고 있었기 때문에 결과도 좋았다고 생각합니다.3. 근래 연구하신 이력을 보면 주로 줄기세포 위주의 과제가 많고, 몇 년 전에는 광주과학문화협회에서 주관하는 줄기세포 기초특강도 강연하셨습니다. 그 어떤 교수님들보다도 줄기세포 분야에 진심인 것 같습니다.:) 줄기세포는 줄기세포 성형, 줄기세포 화장품 등 어느덧 일상 속에서도 쉽게 접할 수 있게 되었고 대중들의 관심도 높아지고 있는 것 같습니다. 줄기세포 연구 관련 최신 동향이나 줄기세포 치료에서 주의해야 될 내용이 있으면 간략히 소개 부탁드립니다.우리 연구실에서 가장 중요하게 연구하고 있는 연구 분야는 배아줄기세포 및 환자 맞춤형 역분화 줄기세포(iPSC) 연구입니다. 일반적으로 줄기세포 연구에 관해 이야기할 때는 주로 줄기세포 치료제나 혹은 오가노이드 연구에 대해서 많이 물어보는 편입니다, 그러나 우리 연구실은 주로 줄기세포가 가지고 있는 특성(stemness) 이나 줄기세포의 운명(cell fate)을 조절하는 인자를 탐색하는 연구를 주로하고 있습니다.한편으로 시시해 보이는 기초연구 같지만, 줄기세포 치료제를 개발해 나아가는데 중요한 징검다리의 돌 하나를 쌓는다는 자부심으로 20년째 즐겁게 줄기세포 기초연구를 하고 있습니다. 줄기세포 연구를 하면서 저를 즐겁게 하는 일이 하나 더 있는데요, 기회가 있을 때마다 줄기세포 강연을 다니는 일입니다. “SCH 꿈을 찾는 강좌”, “금요일에 과학 터치(한국연구재단)”, “토요과학강연회(한국연구재단)” 등 고등학생들과 일반인을 위한 강연 기회가 있을 때마다 전국을 돌며 진행하고 있습니다. 강연은 제가 너무 좋아하는 줄기세포 연구내용을 많은 사람들과 공유할 수 있어 즐거울뿐만 아니라 줄기세포가 가진 가능성만 가지고 상업적으로 잘못된 정보를 이용하는 것을 바로잡고자 열심히 강연에 나서고 있습니다.줄기세포 치료제가 많은 가능성과 미래 의학으로써 가치를 지니고 있지만, 그 가능성만 가지고 섣불리 환자들에게 줄기세포 치료를 말하기에는 아직 넘어야 할 산이 많습니다. 줄기세포의 치료 가능성만 가지고 절박한 환자와 가족을 유혹하는 부분이 안타까워 바쁜 시간을 쪼개어 열심히 강연하는 이유입니다. 오늘도 전북 무주에 있는 한 고등학생이 이메일로 연락하여 줄기세포 강의를 약속했습니다. 저에게는 줄기세포 이야기가 혼자만 알고 있기에는 너무 재미있는 연구 이야기라 전국을 돌며 이야기하고 싶습니다.4. 그 밖에 하시고 싶은 말씀이나 의견이 있으신가요?마지막으로, 이번 인터뷰를 통해 제 연구 프로젝트에 대해서 이야기 할 수 있어서 정말 영광으로 생각합니다. 이번 연구 프로젝트를 통해 경쟁력을 갖춘 연구자로 더욱 성장하도록 노력할 것이며, 국가적인 바이오의료기술 발전에 이바지하고자 합니다. 끝으로 배아줄기세포 연구를 마음껏 할 수 있는 터전을 제공해준 순천향대학교와 연구 인프라를 적극적으로 지원해주신 이사장님, 총장님, SIMS 원장님, 동료 교수님들께 감사드립니다. 그리고 오늘도 늦게까지 연구에 힘쓰는 연구실 학생들에게도 지면을 통해 감사의 마음을 전하고 싶습니다.
2023.06.052023.05.31
우리대학 자연과학대학 화학과 이정훈 교수는 한국외대 오정욱 교수, City University of Hong Kong Yung-Kang Peng 교수 연구팀과 함께 자기적 특성과 빛을 열에너지로 바꿀 수 있는 특성을 갖는 복합 나노물질을 이용한 유전자증폭 기술을 적용하여 초고감도의 플라즈모닉 광열 정량 면역-PCR (Polymerase Chain Reaction) 분석 기술을 개발하였다. 면역분석은 항원 또는 항체와 같은 단백질의 검출이나 정량을 위한 기술이다. 가장 많이 사용되는 면역분석법은 효소면역측정법(ELISA: enzyme-linked immunosorbent assay)이라 할 수 있으며, 항원-항체 반응을 이용하기 때문에 검출하고자 하는 항원 또는 항체에 대한 선택성 및 특이도가 높은 기술이고, 현재 신속항원검사와 같은 진단용으로도 많이 사용되고 있다. 하지만 분자진단과 비교해서 상대적으로 상당히 낮은 검출감도를 갖기 때문에 민감도가 떨어지는 단점을 가지고 있고 이를 해결하고자 많은 연구가 진행되고 있다. 1992년 면역분석법의 검출감도를 획기적으로 개선할 수 있는 면역-PCR (iPCR, Immuno-PCR)이 개발되었다. 이 기술은 면역분석법의 항원-항체 상호작용의 높은 특이도와 PCR의 높은 민감도를 접목하여 민감도를 크게 향상시킨 기술이다. iPCR은 PCR의 기하급수적 핵산 증폭 능력으로 인해 기존 면역분석법에 비해 민감도를 수천~수억 배 증가시킬 수 있다. 하지만 PCR 증폭 후 분석을 위해서는 일반적으로 겔 전기영동과 같은 후처리가 필요하며, 이는 시간이 많이 소요되는 반정량적 방법이다. 실시간 PCR과 자성비드기술의 도입으로 민감도와 사용성이 크게 향상되었지만, 여전히 PCR 증폭 단계의 시간단축 (약 1~2시간)은 해결해야할 단점이다. 연구팀이 개발한 ‘실시간 및 종점 이중 판독을 사용하는 초고감도 플라즈모닉 광열 면역-PCR (PPT-iPCR, Plasmonic PhotoThermal-iPCR)’ 분석 기술은 자기적 특성과 광열 특성을 동시에 갖는 다기능성 복합 나노입자를 이용하여 iPCR의 높은 민감도는 유지하면서 검출 시간을 획기적으로 단축한 분석법이다. PPT-qiPCR은 10분 이내에 증폭 및 정량검출이 완료될 수 있다. 이 기술에서 실시간 형광 판독은 상업용 ELISA 키트와 유사한 감도로 표적 단백질을 식별할 수 있으며, 종점 형광 판독은 검출 시간을 늘리지 않고도 분석의 감도를 크게 향상시킬 수 있다. 연구팀은 인터루킨6 (Interleukin-6) 단백질을 이용하여 기술을 검증하였고, 대부분의 상용 검출키트를 훨씬 능가하는 검출감도 (1ng/mL)를 달성했다. 교신저자인 이정훈 교수는 “현재까지 면역분석법은 다양한 방식으로 개발되어 왔으며, 현재 민감도나 특이도 등은 상당한 발전을 이루었다. 하지만 여전히 분석시간 단축, 재현성, 초고감도 등 더욱 빠르고, 정밀하고 정확한 분석법을 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 연구팀이 개발한 방식은 이러한 문제를 해결하기 위한 노력의 일부라고 할 수 있다. PPT-iPCR은 기존 실시간 PCR 열 순환기와 비해 매우 빠르며, 소형화 및 저전력화, 저가화가 가능한 기술이다. 우리가 개발한 기술이 다양한 차세대 센서 개발에 활용되어 전염병 및 감염병 확산 방지에 기영할 수 있기를 기대한다”고 말했다.
2023.05.24최근 우리대학 부천병원 정신건강의학과 이지원 교수님 및 아주대병원 신윤미 교수님 연구팀이 미국에서 개발되어 30여 개국 이상에서 사용되고 있는 소아청소년들의 정신질환 면담도구인 ‘KSADS-COMP’ 의 유용성 확인과 국내 사용을 위한 표준화 작업을 진행하여 우리대학 4월 우수 논문에 선정되었다. 영유아 언어 및 사회성 발달, 언어장애, 자폐스펙트럼장애, ADHD 등 소아청소년의 정신건강질환에 대한 진료와 관련 연구에 힘쓰고 있는 이지원 교수님의 이야기를 들어보자.1. 작년 3월에 과학기술통신부 주관 생애첫연구사업에 선정되시고, 이번달에는 교수님 논문이 순천향대학교 ‘이달의 우수 논문’에 선정되셨습니다, 축하드립니다. 선정된 논문과 하고 계신 연구에 대한 소개 부탁드립니다. 먼저 다른 교수님들에 비해 아직 한참 부족한 저에게 이렇게 뜻 깊은 인터뷰 기회를 주셔서 감사드립니다. 이번에 선정된 논문은 “Validation of the Korean self-administered computerized versions of the kiddie schedule for affective disorders and schizophrenia for school-age children (KSADS-COMP)입니다. KSADS는 미국에서 개발되어 전세계에서 소아청소년들의 정신질환을 진단하기 위해 가장 많이 사용되는 면담도구입니다. 최근에 처음으로 전산화된 버전이 출시되어, 원작자의 승인을 받아 한국 실정에 맞게 번역하여 표준화 작업을 진행하였으며, KSADS-COMP가 한국 소아청소년들의 정신질환을 진단하는데 정확도가 높은 것으로 나타났습니다. 이렇게 개발된 KSADS-COMP 한국버전은 국내에서 전국적으로 실시될 소아청소년 정신건강질환의 역학연구에 활용될 예정입니다.생애첫연구사업의 경우 ”자폐스펙트럼장애 아동들의 학교준비도에 대한 연구“입니다. 본 연구는 자폐스펙트럼 장애 아동들의 취학 전 학교 준비도를 평가하고, 초등학교 진학 이후까지 추적관찰하여 학교 생활 적응 정도를 평가하여, 자폐스펙트럼장애 아동들의 안정적인 학교 적응에 영향을 미치는 임상 지표들을 분석하고자 하는 연구입니다.2. 최근 연구하신 이력을 보면 주로 자폐스펙트럼장애(상호작용 및 의사소통이 어렵고 흥미나 활동에 제한적인 특성)와 ADHD(주의력결핍 과다행동장애) 위주로 연구하시는 것 같습니다. 향후 발전방향이나 관심있는 연구분야와 융합연구 주제가 있으신가요?소아청소년정신건강의학과 전문의로서 가장 많이 진료하는 환자군이 자폐스펙트럼장애와 ADHD 아동들이다보니 관련 분야에 대한 연구를 많이 하게 되는 것 같습니다. 향후에 해당 환자군들에 대한 특수교육 연구에도 관심이 많습니다. 우리나라는 아직 특수교육이 굉장히 부족한 실정이라 도움이 필요한 아이들을 위한 특수교육 관련 연구가 필요하다고 생각합니다. 또한 최근에 정신건강의학분야에서 digital therapeutics에 대한 연구가 활발한데, 자폐스펙트럼장애나 ADHD 아동들과 관련된 digital therapeutics 개발 연구에도 관심이 있습니다. 그 외에도 이제 시작하는 연구자 입장에서 다양한 융합연구에 참여할 기회를 갖고 싶습니다.3. 임상교수로서 진료시간 외에 따로 시간을 할애해서 연구에 전념하는 것이 쉽지는 않으셨을 것 같습니다. 그럼에도 논문 10편 이상 발간, 2019년 대한신경정신의학회 중앙정신의학논문상 수상, 생애첫 과제 수행, 다양한 학회 활동에도 참여하고 계십니다. 신진연구자로서 연구 수행에 따르는 어려움들을 어떻게 극복하고 계신지 궁금합니다. 모든 임상교수님들이 그러시겠지만, 임상진료에 할애하는 시간이 많다보니, 연구에 집중할 시간과 에너지가 부족한 점이 항상 아쉽습니다. 하지만 임상의사로서, 많은 환자들을 진료하고 임상경험을 쌓는 것이 좋은 연구를 하는데에도 많은 도움 된다고 생각합니다. 진료를 하면서 느끼고 배운 점들을 토대로 다양한 연구주제를 생각해보려고 노력하는 편입니다. 그리고 일주일에 하루는 다른 일들이 있더라도 만사 제쳐두고 연구 관련 업무에만 몰두할 수 있도록 노력하는 편입니다. 그리고 유수의 저널에 실린 세계적인 논문들도 많이 찾아보지만, 저와 비슷한 젊은 국내 연구자들의 논문들도 일부러 많이 찾아봅니다. 저와 비슷한 처지의 연구자가 훌륭한 연구를 해내는 것을 보면 저도 할 수 있다는 자신감이 생기고 더 열심히 해야겠다는 자극도 되는 것 같습니다.4. 그 밖에 하시고 싶은 말씀이나 의견이 있으신가요?대학과 병원에서 다방면으로 연구자들의 연구를 지원해주시는 것에 감사하게 생각합니다. 좋은 연구자로 성장하기 위해서 더욱 노력하겠습니다.
2023.05.01우리대학 의료과학대학 의료생명공학과의 박상규 교수는 예쁜꼬마선충을 실험동물로 사용하여 식물유래 파이토케미컬인 플로리진의 항산화, 수명연장 효능을 규명하였으며, 노화관련 질환인 알츠하이머병, 파킨슨병, 당뇨병에서의 효능을 입증하였다. 또한 유전학적 기법을 활용하여 플로리진의 세포 내 작용기전을 밝혔다. 고령화 사회로 접어들며, 노화과정에 대한 이해와 노화 관련 질환에 대한 연구는 큰 사회적, 경제적 관심을 받고 있다. 현재까지 노화의 원인으로 알려진 것 중 가장 널리 알려진 것은 활성산소에 의한 세포 내 산화적 손상이다. 산화적 손상은 개체의 노화 뿐만 아니라 다양한 노화관련 질환의 원인으로도 지목되고 있다. 이러한 세포 내 활성산소의 축적을 막아 노화의 속도를 늦추고, 수명을 연장시키기 위해 다양한 항산화 물질을 이용한 항노화, 수명연장 연구가 진행되어 왔다. 파이토케미컬은 식물이 환경적 스트레스, 감염, 오염물질과 같은 것에 저항하기 위해 생산하는 화학물질로서 항산화, 항염증, 항균과 같은 다양한 생물학적 효능이 있는 것으로 알려져 있다. 파이토케미컬은 또한 암, 심장질환, 신경퇴행성 질환과 같은 노화관련 질환의 예방과 치료에도 효과가 있는 것으로 보고되었다. 예를 들어 kaempherol과 luteolin은 활성산소를 유의적으로 없애주며, epicatechin과 curcumin은 활성산소를 없애는 효소인 SOD의 활성을 증가시킨다. Dioscorea alata L.로부터 추출된 파이토케미컬은 파킨슨병의 원인 단백질로 알려진 alpha-synuclein 단백질의 축적을 억제하였다. 박상규 교수 연구팀은 사과나무 껍질에서 최초로 발견된 파이토케미컬인 플로리진의 항산화, 항노화 효능을 예쁜꼬마선충을 실험동물로 사용하여 연구하였다. 플로리진을 섭취한 실험동물은 대조군에 비해 산화성 스트레스에 대한 저항성이 유의적으로 증가하였으며, 개체의 평균 수명과 최대 수명이 모두 증가하였다. 근육 노화에 의한 운동성의 저하도 유의적으로 지연시키는 결과를 보여주었다. 또한 플로리진은 수명연장 관련 생체지표 유전자인 hsp-16.2와 sod-3 유전자의 발현을 유도하였으며, 질환 동물모델을 이용한 연구를 통해 노화관련 질환인 알츠하이머병, 파킨슨병, 당뇨병에 효과가 있음이 증명되었다. 수명연장 돌연변이체와 관련 유전자 발현 분석을 통해 플로리진의 항산화, 항노화 효능에는 DAF-16에 의한 스트레스 반응 유도와 자기포식의 활성화가 관여함을 최초로 밝혔다. 교신저자인 박상규 교수는 “고령화 사회로 접어든 많은 선진국에서는 건강수명을 연장하고, 노화관련 질환을 예방 및 치료할 수 있는 새로운 항노화 물질 발굴을 위해 연구 자원을 집중하고 있다. 식물유래 파이토케미컬은 이러한 요구사항에 가장 부합하는 항노화 물질군이다. 본 연구에서 발굴한 플로리진의 항산화, 항노화 효능에 대한 연구결과를 바탕으로 향후 항노화 기능성 제품이 개발된다면 우리나라가 세계 항노화 의약품 및 기능성 식품 시장을 선점하는데 크게 기여할 것이다”라고 말했다. 연구결과는 최근 ‘예쁜꼬마선충을 이용한 플로리진의 항산화, 항노화 효능 및 관련 기전 연구(Anti-oxidant and anti-aging effects of phlorizin are mediated by DAF-16-induced stress response and autophagy in Caenorhabditis elegans)’라는 제목으로 국제학술지 Antioxidants (IF: 7.675, 2021 JCR 기준) 2022년 10월호에 게재됐다.
2023.04.27우리대학 사물인터넷학과는 2016년 국내 최초로 신설되어 4차 산업혁명의 핵심인 사물인터넷에 필요한 소프트웨어, 하드웨어, 네트워크, 플랫폼 등 다양한 분야의 이론과 실무능력을 고루 갖춘 수준 높은 엔지니어를 양성하기 위해 여러 학생과 교수님들이 함께 노력하고 있다. 오늘은 정보통신개론, 알고리즘, 컴퓨터네트워크 등의 과목을 강의하시며 스마트 에너지 IoT와 에너지 관리 시스템을 중점적으로 연구하여 다양한 우수 논문을 게재해 화제가 되고 있는 김대희 교수님의 이야기를 들어보자.1. 연구처에서 `21년도부터 시행하고 있는 ‘이달의 우수 논문’ 프로그램에 지금까지 총 4회(`22년 4월, `22년 9월, `22년 12월,`23년 2월) 선정되셨습니다. 축하드립니다. 선정된 논문과 하고 계신 연구에 대한 소개를 부탁드립니다.이렇게 인터뷰 하게 되어 영광입니다. 현재 메인으로 연구하고 있는 분야는 스마트 에너지 IoT와 에너지 관리 시스템입니다. 2018년부터 에너지공학과 교수님들과 함께 에너지인력양성사업 “ESS-IoT 스마트 융합기술 고급트랙”을 수행하면서 현재까지 에너지와 IoT 융합 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 융합연구의 결과물로 태양광 등의 신재생에너지 생산 설비를 가지고 있는 가정 내에서 다양한 IoT 장치를 이용해서 에너지 사용량 및 재실 정보 등을 수집하여 사용자의 안락함을 보장하면서 에너지 비용을 최소화 시키는 연구를 수행하였고, 각 가정의 잉여 전력을 다른 가정에 값싸게 제공할 수 있는 개인간 에너지 거래 연구도 수행하였습니다. 추가로 태양광 발전량, 가정 내 에너지 소비량 예측 등을 위해 머신러닝 기반의 연구도 수행하였습니다. 에너지인력양성 사업의 지원을 통해서 좋은 대학원생들을 양성할 수 있었고, 해당 대학원생들의 열정과 헌신적인 노력으로 운 좋게 좋은 연구성과(논문)를 얻을 수 있었습니다.2. 교수님께서는 국제 논문 30여편, 특허 10개 이상을 출원‧등록하셨고, 국제 학술대회 발표 등 학술 활동도 열심히 하고 계신 걸로 알고 있습니다. 또한 사물인터넷 학과는 국내에서는 최초로 설치된 학과로 교수님들의 학생 교육에 대한 열의도 남다른 것 같습니다. 최근 과기정통부 주관 행사에서 학생들이 대상/최우수상/한국정보과학회장상과 넥슨社의 우수상 등을 수상하기도 했는데요. 교육과 연구 어느 것 하나 소홀히 하지 않고 성과를 내실 수 있는 교수님만의 저력이 어디서 나오시는지 궁금합니다.우리 학과는 말씀하신 대로 국내 최초의 사물인터넷관련 학과입니다. 학과의 모든 교수님들은 학생들에게 사물인터넷 관련 양질의 교육을 제공하는 것을 최우선 목표로 학생 지도 및 소통에 수고를 아끼지 않습니다. 부끄럽지만.. 이러한 노력으로 사물인터넷학과는 학과 설치 후부터 꾸준히 학과 만족도 최상위권을 유지하고 있습니다.여기에 사물인터넷학과 학생들의 부단한 노력과 열정이 어우러져 좋은 결과(수상실적 등)로 이어지고 있는 것 같습니다. 또한, SW중심대학, 혁신선도대학, LINC+, RIS 등의 대형사업에서 학생들에게 캡스톤디자인, 동아지 지원 등 다양한 교과/비교과 활동을 지원해 준 것도 큰 도움이 되었습니다.제 개인적으로도 학생들과 소통을 통해 다양한 영감을 얻고 있습니다. 학생들이 관심 있는 분야에 대해 함께 이야기하고 토의하면서 연구주제를 도출하고, 문제점을 어떻게 해결해 나갈지 같이 고민하는 과정을 통해, 학생들과 함께 좋은 연구 성과도 만들 수 있었던 것 같습니다.3. 본래 주요 연구분야인 Smart Energy IoT, 5G, Energy Management 외에 새롭게 관심을 가지고 계신 연구분야 또는 공동연구/융합연구 주제가 있으신가요?박사과정 동안 IoT 장치 간 키 교환, 인증, DoS 공격 방지 방법 등 보안에 대한 연구를 수행했습니다. 이를 바탕으로 IoT 관련 다양한 응용 분야에 대한 보안 연구를 진행하고 싶습니다.특히, 최근 들어 자율주행차에 대한 관심이 높아지면서 자율주행차 보급에 큰 허들 중 하나인 차량 보안 문제에 관심이 생겼습니다. 구체적으로는 정보보호학과와 스마트자동차학과 교수님들과의 공동연구를 통해 머신러닝 기반의 차량 내 보안 또는 IoV(Internet of Vehicles) 환경에서의 보안 방안에 대한 연구를 수행하고 싶습니다.아울러, 에너지 IoT와 보안을 결합하여 마이크로그리드의 안정성과 신뢰성 확보를 위한 보안 연구를 수행하고 싶습니다. 에너지공학과 교수님들과의 공동연구를 통해 마이크로그리드 내 전력 도난이나 개인정보 노출 문제를 해결하기 위한 머신러닝 기반의 침입감지시스템에 대한 연구를 수행하고 싶은 게 제 바람입니다.
2023.04.24국내 2020년 간암 사망률은 20.6명으로 폐암 사망률 36.4명 다음으로 암 사망률 2위이다. 그러나 가장 왕성한 생산활동 연령층인 40-59세 사이에서는 간암으로 인한 사망률이 1위였다. 전체 연령층 중 간암 사망률은 남성에서 2위(30.5명), 여성에서는 4위(10.7명)로. 국내에서 간암으로 인한 연간 경제적 부담은 2015년 약 2조 7천억 원으로 모든 암 중 1위를 차지하였고, 2000년에 약 2조 3천억 원 이후 지속적으로 증가하였다. 즉, 간암은 우리나라에서 모든 암 중 질병부담이 가장 높다. 이러한 간암에 대해서 최근 10년간의 국민건강보험공단의 127,427명의 새롭게 진단된 간암 환자들의 빅데이터를 분석하여 한국인 간암 발생률 및 예측 분석을 시행하였다. 본 연구는 2020년 대한간학회 기획과제로 선정되었으며 국민건강보험공단에서 각 학회를 대상으로 시행한 빅데이터 지원 공모에서도 최종 선정되어 대한간학회와 국민건강보험공단의 MOU 체결을 통해서 연구가 진행되었으며, 다기관 공동 연구자들과 함께 진행하였다. 2008년에서 2018년까지의 빅데이터 분석 결과 간암의 조발생률은 10만명당 23.9명에서 21.2명으로 감소하였고, 연령표준화발생률도 21.9명에서 14.3명으로 과거 10년 동안 감소 추세를 보였다. 그러나 고령층에서의 간암 발생률은 증가하였는데 80세 이상에서 연령표준화발생률은 70.0명에서 160.2명으로 연간 평균 9% 변화률을 보이며 의미있게 증가하였다. 2028년 간암 발생률 예측 시에 10만 명당 간암의 조발생률은 17.9명, 연령표준화발생률은 9.7명으로 감소할 것으로 예상되지만, 80세 이상에서의 간암 환자수는 2008년의 521명에서 2055명으로 약 4배가 증가할 것으로 예측되었다. 이는 2028년 전체 간암 환자수의 21.3%를 차지하는 수이다. 요약하면 국내 간암 환자수는 과거 10년 동안 점차 감소하고 있지만 80세 이상에서는 향후 증가할 것으로 예상되어, 고령 환자에서의 간암의 진단 및 관리에 국가적 관심과 준비가 필요할 것으로 판단되었다. 또한 간암의 원인도 과거 10년 동안 점차 변하고 있는데 이번 연구의 결과를 보면 2008년에 전체의 62.5%를 차지했던 B형간염에 의한 간암은 58.4%로 감소하였고, 알코올과 비알코올지방간에 의한 원인이 8.7%에서 12.3%, 그리고 9.9%에서 13.6%로 각각 증가하였다. 이는 B형간염 치료제에 의해서 만성B형간염에서 간경변으로의 진행을 예방하고 간암 발생률을 줄이기 때문이며 상대적으로 비만 인구의 증가와 알코올 섭취의 증가 등이 비알코올지방간과 알코올에 의한 간암을 증가시키고 있다. 향후 알코올과 비알코올지방간에 의한 간암 발생에 대한 예방과 준비가 필요하다. 교신저자인 정승원 교수는 이번 연구를 통해서 국내 간암의 최근 변화를 파악하고 향후 간암 발생 예측을 통해서 80세 이상의 고령에서 간암 발생이 증가할 것임을 예측했고, 또한 간암의 원인군의 변화에 따라서 향후 알코올 간질환과 비알코올 지방간 질환 등에서의 상대적인 간암 발생률 증가로 이에 대한 대비가 필요함을 확인하였다. 연구 결과는 “국내 간암 발생은 감소하고 있지만 고령에서의 간암 발생은 증가한다” (Hepatocellular carcinoma incidence is decreasing in Korea but increasing in the very elderly) 라는 제목으로 국제학술지 Clinical and Molecular Hepatology (IF: 8.337) 2023년 1월호에 신년호 표지 제목과 그림으로 게재되었다.
2023.04.24우리대학 자연과학대학 스포츠의학과의 김철현 교수는 의료과학대학 의약공학과 송건형교수, 건국대병원 정소정교수, 교원대학교 김혜진교수, Salisbury University 전권찬 교수 연구팀과 함께 생체전기저항법(BIA, Bioelectrical Impedance Analysis)에서 사지골격근량의 분석을 위해 2MHz 인피던스와 5kHz 리액턴스가 적용된 인체성분 분석 알고리즘을 개발하였다. 최근 질병으로 등재된 근감소증(ICD10-CM: M62.84)의 진단에는 DXA(Deul X-ray Energy Absorptionmetry)가 주로 사용되어 왔다. DXA는 2개의 에너지준위에 있는 방사선을 사용하여 사지의 제지방(appendicular lean mass)을 분석해 사지골격근량을 진단하는 장치이다. 그러나 DXA는 인체에 유해한 방사선을 사용하고 고가의 장비로 제한된 공간을 사용하는 문제가 있다. 따라서 안전하고 의료현장에서 쉽게 사용할 수 있는 사지골격근량 분석 장치의 개발이 최근 주요 관심을 받고 있는 실정이다. 특히, 생체전기저항법은 인체에 70μA~300μA의 미세한 전류를 보내어 체성분의 저항과 세포막의 리액턴스(전기용량)를 얻어내는 비침습적이고 안전하며 접근성이 용의한 현장친화형 인체성분 분석장치로 주목받고 있다. 이 결과로 근감소증을 진단하는데 생체전기저항법을 적용하는 것이 세계적인 추세가 되고 있다. 현재 각국의 선진국에서는 국민들의 근감소증을 진단할 수 있는 생체전기저항법 장치와 함께 근감소증 진단 알고리즘을 활발하게 개발하고 있는 실정이며, 국내는 김철현 교수 연구팀이 ㈜인바디와 협력하여 개발하게 되었다. 김철현 교수 연구팀은 한국인에서 근감소증을 진단하기 위한 생체전기저항법의 사지골격근 분석 알고리즘을 개발하였다. 기존의 인바디의 생체전기저항분석법이 사용하던 1kHz, 5kHz, 50kHz, 250kHz, 500kHz, 1MHz의 주파수 영역대를 확장하여 2MHz와 3MHz까지 확장하여 임피던스의 골격근에 대한 세포막의 투과도(permeability)와 사지의 체수분에 대한 전도성(conductivity)을 높여 임피던스를 이용한 사지골격근량을 정밀하게 검사할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 특히, 다주파수 임피던스 중에서 2MHz 임피던스와 1kHz 리액턴스(Reactance)가 사지의 제지방 (Appendicular Lean Mass)을 정밀하게 분석할 수 있는 알고리즘 인자로 발견하였다.이 결과로 고주파수 및 다주파수 임피던스 파라미터를 이용한 사지골격근량 알고리즘이 매우 정밀한 수준에서 개발이 되었으며, 실제로 기존에 국가별로 보고된 사지골격근량 알고리즘을 비교한 결과 김철현 교수 연구팀의 알고리즘이 가장 높은 정밀도와 정확도를 증명하게 되었다. 교신저자인 김철현 교수는 “근감소증을 진단에 인바디와 같은 생체전기저항분석법을 이용하려는 것이 세계적인 추세이며, 근감소증을 진단하기 위한 많은 나라들이 자국민의 근감소증을 진단해서 생체전기저항분석법 알고리즘을 앞 다투어 개발하고 있는 추세이다. 우리나라도 고령사회가 되어 근감소증 유병률이 급격히 증가하고 있어 안전하고 간편하면서도 정밀한 골격근량의 검사 장치의 개발이 매우 중요한 실정이며, 본 연구는 ㈜인바디와 협력하여 임상현장에 적용이 용이하면서도 정밀하게 근감소증을 진단할 수 있는 알고리즘을 개발하게 되었다”고 말했다. 연구결과는 최근 ‘한국인 노인에서 2MHz 임피던스지수의 사지골격근 추정식 개발(Two-megahearz impedance index prediction equation for appendicular lean mass in Korean odler people)’라는 제목으로 국제학술지 BMC Geriatrics (IF: 3.97, Geriatics and Gerontology 분야 상위 Q1, 2021 JCR 기준) 06월호에 게재됐다.
2023.03.28우리대학 AI 빅데이터학과 김재윤 교수는 다양한 투자자산인 채권, 주식, 선물, 가상화폐 등에 적용 가능한 전이 학습 트레이딩 시스템을 개발하는 ‘시계열 생성적 적대 신경망을 활용한 전이학습 트레이딩 시스템 개발 및 분석’을 주제로 한 연구과제가 과기정통부 주관의 ‘중견연구자지원사업’에 선정됐다. 끈기와 인내를 바탕으로, 빅데이터학을 통한 다·학제 간 융복합 연구를 수행하며 지속해서 연구과제 수주를 이어나가는 김 교수만의 ‘꿀팁’을 들어보자. 1. 연구처에서 진행하는 ‘이달의 우수 논문’ 올해 1월호에도 선정되셨고, 근래 과학기술정보통신부에서 주관하는 ‘중견연구자지원사업(시계열 생성적 적대 신경망을 활용한 전이학습 트레이딩 시스템 개발 및 분석)’에도 선정되셨습니다. 축하드립니다. 소감 한 말씀 부탁드리며, 연구에 대한 간략한 소개 부탁드립니다.이번 우수 논문 및 연구자로 선정되어 기쁘고 감사의 말씀을 드립니다. 이번에 선정된 논문은 주식시장의 과거 패턴을 머신러닝으로 학습하여 주식을 사고, 파는 인공지능 시스템을 개발하는 연구입니다. 특히, 이 논문은 선행연구에서 주로 사용했던 데이터 라벨링 방법에 대한 문제점을 논의하고 새로운 데이터 라벨링 방법을 제안하여 좋은 평가를 받은 것 같습니다. 그리고 중견연구자지원사업의 주요 연구내용은 전통적인 수리적 금융공학 기법과 데이터 기반 방법 (Generative Adversarial Networks, GANs)을 결합시켜 머신러닝 트레이딩 시스템 개발에 필요한 학습데이터를 용이(무한한 데이터 생성이 가능)하게 확보할 수 있는 기술을 개발합니다. 더 나아가 학습된 트레이딩 모델을 통해 실제 다양한 투자자산인 채권, 주식, 선물, 가상화폐 등에 적용 가능한 전이 학습 트레이딩 시스템을 개발하는 것이 본 연구의 최종 목표입니다. 2. 교수님께서는 기초연구사업의 생애첫연구에 이어 최근 중견연구까지 선정되셨는데요, 많은 연구자들이 연구주제를 선정하거나 연구계획서 작성방법, 자문처 및 가이드라인 부재 등의 사유로 과제 수주에 있어 많은 어려움을 겪고 있습니다. 이런 상황에도 불구하고 지속해서 과제를 수주하실 수 있는 교수님만의 비결이 궁금합니다.비결이기 보다는 끈기와 인내가 아닐까 하는 생각이 듭니다. 사실 저도 생애첫연구 과제 이후 한동안 새로운 과제를 수주하지 못해 많은 고민이 있었습니다. 특히 제안서의 어떤 부분이 문제인지 정확히 파악하기가 어려웠고, 매학기 연구과제를 제출할 때마다 최신 연구주제로 변경해야 하나하는 생각이 들기도 했습니다. 하지만 새로운 연구주제로 변경하여 작성하는 것이 쉽지 않기 때문에 기존 제안서의 내용들을 조금씩 다듬기 시작했습니다. 내용 수정을 위해 과거에 평가받았던 심사위원들의 평가내용들을 꼼꼼히 읽어가면서 부족한 부분들을 채워 나갔습니다. 또한 우리학교에서 제공하는 연구계획서 컨설팅 프로그램에 참여하여 귀중한 의견을 받아 제안서의 완성도가 높아지지 않았나 하는 생각이 듭니다. 검토해 주신 선배 교수님들과 관련 선생님들께 다시 한 번 감사의 인사를 드립니다. 3. 다양한 학문분야의 비전공자가 빅데이터를 활용하여 연구하고 싶어한다면 어떻게 하면 좋을까요?비전공자가 빅데이터를 활용하여 연구하고자 한다면, 먼저 기본적인 통계, 프로그래밍, 데이터 분석 기술을 배우는 것이 좋습니다. 특히 파이썬, R 같은 프로그램 언어를 배우면서 패키지들을 이용하여 데이터 분석을 할 수 있도록 연습하는 것을 추천 드립니다. 또한 온라인 데이터 분석 대회 플랫폼 (캐글, 데이콘 등)에서 제공하는 데이터를 이용하여 실제 데이터를 분석해보면서, 이를 통해 얻은 결과를 바탕으로 학문분야에 관한 연구를 진행할 수 있습니다. 빅데이터를 이용한 연구를 하기 위해서는 기본적인 기술들을 배우는 것부터 시작하는 것이 좋습니다. 4. 연구자 혹은 교육자로서 갖고 계신 가치관 또는 비전은 무엇인가요?제가 그동안 육아에 빠져 있어 교육 가치관을 잊고 있었네요. 이에 대한 답변을 찾기 위해 우리학교에 지원할 때 작성한 임용 후 계획서를 다시 한 번 살펴봤습니다. 임용 후 계획서에 작성한 저의 교육 철학은 ‘세상에 정답은 없다. 따라서 생각하고 또 생각해라’였네요. 초심으로 돌아가 앞으로 학생들에게 제 교육 철학에 걸맞은 자기주도 학습 환경을 제공하여 창의적인 생각을 많이 할 수 있도록 지도하겠습니다. 저 역시 육아로 인해 지친 심신을 달래가면서 참신하면서 창의적인 연구를 할 수 있도록 끊임없이 생각하겠습니다. 그동안 잊고 있었던 연구 및 교육 철학을 다시 상기시켜 주셔서 감사드립니다. 5. 그 밖에 하시고 싶은 말씀이 있으신가요?저의 연구실 (Applied Data Science Lab.) 홍보를 해도 될까요? 저희 연구실은 금융, 의료, 스포츠 등과 같은 분야의 데이터 분석 및 인공지능 개발에 많은 관심을 가지고 있습니다. 그 외 참신하고 재미있는 연구주제에 관심이 많은 연구실입니다. 다학제 간 융·복합 연구와 산학협동연구에 관심이 있으신 분들은 언제든지 연락주시길 바랍니다. 그리고 마지막으로 저희 학과가 올해부터 빅데이터공학과에서 AI·빅데이터학과로 변경되었으니 이 점 꼭 기억해 주시기 바랍니다.
2023.03.08
