- 삼성미래기술육성사업 선정과제로 수행, ‘스커미온 직진운동’ 최초 구현 - 향후 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 구현에 기여할 것으로 기대 2009년 처음 발견된 소용돌이 모양의 스핀 구조체인 ‘스커미온(Skyrmion)’*은 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임 등으로 인해 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로 학계에서 매우 큰 주목을 받고 있다. 하지만 스커미온의 위상학적 특징 중 하나인, ‘스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect)’**로 인해서 스커미온의 운동을 원하는 방향으로 제어할 수 없었고, 따라서 외부에서 인가하는 전류의 방향 그대로 움직이는 ‘스커미온 직진운동’ 구현 물질 및 기술 개발이 요구되어 왔다. 최근 국내 연구진이 위의 ‘스커미온 직진운동’을 가능하게 함으로서, 스커미온 기반의 차세대 초저전력 스핀 메모리 구현에 한발짝 더 다가서게끔 하였다. *스커미온(Skyrmion) : 소용돌이 모양으로 스핀들이 배열되어 형성되는 스핀 구조체 **스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect) : 전류를 가하였을 때, 스커미온이 전류의 방향에 대하여 대각선으로 움직이는 위상학적 효과 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 우성훈 박사팀은 강자성체와 반강자성체의 중간 형태인 ‘페리자성체(ferrimagnetic)‘***를 사용하여, 기존에 이론으로만 제시되었던 높은 직진성 및 이동효율을 보이는 스커미온의 움직임을 세계 최초로 구현하였다고 밝혔다. ***페리자성체(ferrimagnetic) : GdFeCo(가돌리늄과 철, 코발트 포함 금속합금) 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)지원의 KIST 기관고유사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행되었으며, 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, IF: 12.124)’ 최신호에 온라인 게재되었다. 실제 스커미온을 사용하여 메모리 소자를 구동하기 위해서는, 개개의 스커미온의 위치를 정확히 컨트롤할 수 있어야하며, 이러한 위치조정을 위해서는 외부 전류를 이용하여 스커미온을 원하는 위치로 이동시키는, 즉 전류방향 그대로의 스커미온 직진 운동이 핵심 기술로 요구된다. 따라서 본 연구 결과는 학계에서 매우 큰 관심을 받고 있는 스커미온이 실제 메모리 소자에 적용되기 위한 핵심 기술이며, 향후 스커미온 기반의 초저전력 메모리를 구현하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상하고 있다. 우성훈 박사는 “4차 산업혁명과 함께 고성능 고용량 전자소자들이 매우 빠른 속도로 출현함에 따라 초저전력 메모리 소자의 개발은 현재 매우 절실한 이슈로 자리 잡고 있다”고 전하며, “본 연구를 통해 개발한 스커미온 메모리 핵심 기술은, 향후 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현 및 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구 논문에는 KIST 연수생 송경미 박사과정(숙명여자대학교 물리학과) 학생이 공동 1저자로 참여하였다. * (논문명) Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films - (제1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 우성훈 선임연구원 - (공동 제1저자) 숙명여자대학교 송경미 박사과정 <그림설명> [그림 1] 기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도

- 삼성미래기술육성사업 선정과제로 수행, ‘스커미온 직진운동’ 최초 구현 - 향후 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 구현에 기여할 것으로 기대 2009년 처음 발견된 소용돌이 모양의 스핀 구조체인 ‘스커미온(Skyrmion)’*은 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임 등으로 인해 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로 학계에서 매우 큰 주목을 받고 있다. 하지만 스커미온의 위상학적 특징 중 하나인, ‘스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect)’**로 인해서 스커미온의 운동을 원하는 방향으로 제어할 수 없었고, 따라서 외부에서 인가하는 전류의 방향 그대로 움직이는 ‘스커미온 직진운동’ 구현 물질 및 기술 개발이 요구되어 왔다. 최근 국내 연구진이 위의 ‘스커미온 직진운동’을 가능하게 함으로서, 스커미온 기반의 차세대 초저전력 스핀 메모리 구현에 한발짝 더 다가서게끔 하였다. *스커미온(Skyrmion) : 소용돌이 모양으로 스핀들이 배열되어 형성되는 스핀 구조체 **스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect) : 전류를 가하였을 때, 스커미온이 전류의 방향에 대하여 대각선으로 움직이는 위상학적 효과 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 우성훈 박사팀은 강자성체와 반강자성체의 중간 형태인 ‘페리자성체(ferrimagnetic)‘***를 사용하여, 기존에 이론으로만 제시되었던 높은 직진성 및 이동효율을 보이는 스커미온의 움직임을 세계 최초로 구현하였다고 밝혔다. ***페리자성체(ferrimagnetic) : GdFeCo(가돌리늄과 철, 코발트 포함 금속합금) 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)지원의 KIST 기관고유사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행되었으며, 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, IF: 12.124)’ 최신호에 온라인 게재되었다. 실제 스커미온을 사용하여 메모리 소자를 구동하기 위해서는, 개개의 스커미온의 위치를 정확히 컨트롤할 수 있어야하며, 이러한 위치조정을 위해서는 외부 전류를 이용하여 스커미온을 원하는 위치로 이동시키는, 즉 전류방향 그대로의 스커미온 직진 운동이 핵심 기술로 요구된다. 따라서 본 연구 결과는 학계에서 매우 큰 관심을 받고 있는 스커미온이 실제 메모리 소자에 적용되기 위한 핵심 기술이며, 향후 스커미온 기반의 초저전력 메모리를 구현하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상하고 있다. 우성훈 박사는 “4차 산업혁명과 함께 고성능 고용량 전자소자들이 매우 빠른 속도로 출현함에 따라 초저전력 메모리 소자의 개발은 현재 매우 절실한 이슈로 자리 잡고 있다”고 전하며, “본 연구를 통해 개발한 스커미온 메모리 핵심 기술은, 향후 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현 및 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구 논문에는 KIST 연수생 송경미 박사과정(숙명여자대학교 물리학과) 학생이 공동 1저자로 참여하였다. * (논문명) Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films - (제1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 우성훈 선임연구원 - (공동 제1저자) 숙명여자대학교 송경미 박사과정 <그림설명> [그림 1] 기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도

- 삼성미래기술육성사업 선정과제로 수행, ‘스커미온 직진운동’ 최초 구현 - 향후 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 구현에 기여할 것으로 기대 2009년 처음 발견된 소용돌이 모양의 스핀 구조체인 ‘스커미온(Skyrmion)’*은 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임 등으로 인해 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로 학계에서 매우 큰 주목을 받고 있다. 하지만 스커미온의 위상학적 특징 중 하나인, ‘스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect)’**로 인해서 스커미온의 운동을 원하는 방향으로 제어할 수 없었고, 따라서 외부에서 인가하는 전류의 방향 그대로 움직이는 ‘스커미온 직진운동’ 구현 물질 및 기술 개발이 요구되어 왔다. 최근 국내 연구진이 위의 ‘스커미온 직진운동’을 가능하게 함으로서, 스커미온 기반의 차세대 초저전력 스핀 메모리 구현에 한발짝 더 다가서게끔 하였다. *스커미온(Skyrmion) : 소용돌이 모양으로 스핀들이 배열되어 형성되는 스핀 구조체 **스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect) : 전류를 가하였을 때, 스커미온이 전류의 방향에 대하여 대각선으로 움직이는 위상학적 효과 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 우성훈 박사팀은 강자성체와 반강자성체의 중간 형태인 ‘페리자성체(ferrimagnetic)‘***를 사용하여, 기존에 이론으로만 제시되었던 높은 직진성 및 이동효율을 보이는 스커미온의 움직임을 세계 최초로 구현하였다고 밝혔다. ***페리자성체(ferrimagnetic) : GdFeCo(가돌리늄과 철, 코발트 포함 금속합금) 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)지원의 KIST 기관고유사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행되었으며, 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, IF: 12.124)’ 최신호에 온라인 게재되었다. 실제 스커미온을 사용하여 메모리 소자를 구동하기 위해서는, 개개의 스커미온의 위치를 정확히 컨트롤할 수 있어야하며, 이러한 위치조정을 위해서는 외부 전류를 이용하여 스커미온을 원하는 위치로 이동시키는, 즉 전류방향 그대로의 스커미온 직진 운동이 핵심 기술로 요구된다. 따라서 본 연구 결과는 학계에서 매우 큰 관심을 받고 있는 스커미온이 실제 메모리 소자에 적용되기 위한 핵심 기술이며, 향후 스커미온 기반의 초저전력 메모리를 구현하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상하고 있다. 우성훈 박사는 “4차 산업혁명과 함께 고성능 고용량 전자소자들이 매우 빠른 속도로 출현함에 따라 초저전력 메모리 소자의 개발은 현재 매우 절실한 이슈로 자리 잡고 있다”고 전하며, “본 연구를 통해 개발한 스커미온 메모리 핵심 기술은, 향후 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현 및 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구 논문에는 KIST 연수생 송경미 박사과정(숙명여자대학교 물리학과) 학생이 공동 1저자로 참여하였다. * (논문명) Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films - (제1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 우성훈 선임연구원 - (공동 제1저자) 숙명여자대학교 송경미 박사과정 <그림설명> [그림 1] 기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도

- 삼성미래기술육성사업 선정과제로 수행, ‘스커미온 직진운동’ 최초 구현 - 향후 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 구현에 기여할 것으로 기대 2009년 처음 발견된 소용돌이 모양의 스핀 구조체인 ‘스커미온(Skyrmion)’*은 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임 등으로 인해 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로 학계에서 매우 큰 주목을 받고 있다. 하지만 스커미온의 위상학적 특징 중 하나인, ‘스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect)’**로 인해서 스커미온의 운동을 원하는 방향으로 제어할 수 없었고, 따라서 외부에서 인가하는 전류의 방향 그대로 움직이는 ‘스커미온 직진운동’ 구현 물질 및 기술 개발이 요구되어 왔다. 최근 국내 연구진이 위의 ‘스커미온 직진운동’을 가능하게 함으로서, 스커미온 기반의 차세대 초저전력 스핀 메모리 구현에 한발짝 더 다가서게끔 하였다. *스커미온(Skyrmion) : 소용돌이 모양으로 스핀들이 배열되어 형성되는 스핀 구조체 **스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect) : 전류를 가하였을 때, 스커미온이 전류의 방향에 대하여 대각선으로 움직이는 위상학적 효과 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 우성훈 박사팀은 강자성체와 반강자성체의 중간 형태인 ‘페리자성체(ferrimagnetic)‘***를 사용하여, 기존에 이론으로만 제시되었던 높은 직진성 및 이동효율을 보이는 스커미온의 움직임을 세계 최초로 구현하였다고 밝혔다. ***페리자성체(ferrimagnetic) : GdFeCo(가돌리늄과 철, 코발트 포함 금속합금) 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)지원의 KIST 기관고유사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행되었으며, 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, IF: 12.124)’ 최신호에 온라인 게재되었다. 실제 스커미온을 사용하여 메모리 소자를 구동하기 위해서는, 개개의 스커미온의 위치를 정확히 컨트롤할 수 있어야하며, 이러한 위치조정을 위해서는 외부 전류를 이용하여 스커미온을 원하는 위치로 이동시키는, 즉 전류방향 그대로의 스커미온 직진 운동이 핵심 기술로 요구된다. 따라서 본 연구 결과는 학계에서 매우 큰 관심을 받고 있는 스커미온이 실제 메모리 소자에 적용되기 위한 핵심 기술이며, 향후 스커미온 기반의 초저전력 메모리를 구현하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상하고 있다. 우성훈 박사는 “4차 산업혁명과 함께 고성능 고용량 전자소자들이 매우 빠른 속도로 출현함에 따라 초저전력 메모리 소자의 개발은 현재 매우 절실한 이슈로 자리 잡고 있다”고 전하며, “본 연구를 통해 개발한 스커미온 메모리 핵심 기술은, 향후 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현 및 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구 논문에는 KIST 연수생 송경미 박사과정(숙명여자대학교 물리학과) 학생이 공동 1저자로 참여하였다. * (논문명) Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films - (제1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 우성훈 선임연구원 - (공동 제1저자) 숙명여자대학교 송경미 박사과정 <그림설명> [그림 1] 기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도

KIST 영어교사 보조로봇, 미 타임지 선정, 2010 세계 50대 발명품 중 하나로 선정 - The 50 Best Inventions of 2010 | The English-Teaching Robot 지난 2010년 11월 11일 미국 주간지 타임지는 2010년 전 세계에 소개된 올해 50대 발명품 중의 하나로 KIST 영어교사 보조로봇을 선정하였다고 밝혔다. <아래 해당 타임지 지면기사> 미 타임지는 영어교사 보조로봇을 직업파괴자(Job Terminator)라고 소개하고 있으며, 30,000명의 원어민을 영어교육을 위해 고용하고 있는 한국은 곧 영어교사 보조로봇으로 그 원어민들을 대체하게 될 것이라고 익살을 떨고 있다. 이미 지난 7월 뉴욕타임즈와 10월 CNN 방송 등 주요 외신들의 지속적인 보도가 이 영어교사 보조로봇을 올해 50대 발명품 중의 하나로 선정된 계기가 되었다. KIST 지능로봇사업단이 개발한 영어교사 보조로봇이 처음 교육현장에 등장한 것은 지난 2009년 말, 통합창원시 관내 합포초등학교와 호계초등학교에서 실시된 시장검증사업을 통해서이다. 당시 원어민 영어 선생님들에 대한 막연한 두려움을 갖고 있던 초등학교 아이들에게 친근한 얼굴로 다가와 영어발음과 회화를 가르쳐 준 영어교사 보조로봇은 아이들의 학습능력은 물론, 영어에 대한 친밀감을 높인다는 평가를 받았다. 총 8주간의 시장검증사업 후, 학생들을 상대로 실시한 설문조사 결과도 그 효과를 입증한 것으로 드러났다. KIST 지능로봇사업단은 오는 12월 대구광역시 관내 18개 초등학교에 또 다시 36대의 로봇영어교사를 투입할 예정이다. KIST 영어교사 보조로봇 시장검증사업의 총책임자인 김문상 지능로봇사업단장은 “수 년 내에는 잉키와 메로가 해외 현지 학교에서 한국어를 가르칠 날도 오게 될 것을 기대한다.”고 밝혔다. <관련기사> Time지 인터넷판 [2010.11.11] http://www.time.com/time/specials/packages/article/0,28804,2029497_2030615_2029711,00.html CNN 방송 인터넷판 [2010.10.22] http://edition.cnn.com/2010/TECH/innovation/10/22/south.korea.robot.teachers/index.html 뉴욕타임즈 지면기사 [2010.7.11] *인터넷: http://www.nytimes.com/2010/07/11/science/11robotside.html?scp=2&sq=Robotic%20Teaching&st=cse *동영상: http://video.nytimes.com/video/2010/07/10/science/1247468416553/robotic-teaching.html (3분 전후쯤 사업단 영어교사 보조로봇 동영상이 시작됩니다.) 원어민 영어회화 ‘보조로봇’이 척척 [2010.11.23, MBN 라이브 투데이] http://mbn.mk.co.kr/pages/vod/programContents.php?progCode=191&menuCode=513&bcastSeqNo=1001968 발음좋은 로봇 선생님과 ‘영어공부 쉽고 재미있게 한다' [2010.11.18, SBS CNBC 경제투데이] http://sbscnbc.sbs.co.kr/read.jsp?pmArticleId=10000094207 KBS 1 Radio - 세상의 모든 지식 "지능로봇" - 김문상 단장 출연 http://irobotics.re.kr/pds/press/20101122_KBS1R.mp3 KIST 로봇 영어교사 해외 언론 타고 '인기‘ [2010.11.18. 파이낸셜뉴스] http://irobotics.re.kr/05_pr/sub05_02.php?req_P=bv&req_BIDX=13&req_BNM=0dd19a3c520b81db7b815fe61993f8c0&req_VI=3231&req_PC=0&req_CG=&sCATE=&sCHAR= CNN도 반한 '로봇 영어선생님' [2010.11.18. 디지털타임스] http://irobotics.re.kr/05_pr/sub05_02.php?req_P=bv&req_BIDX=13&req_BNM=0dd19a3c520b81db7b815fe61993f8c0&req_VI=3230&req_PC=0&req_CG=&sCATE=&sCHAR= 주요 외신, KIST 로봇 영어교사 주목 [2010.11.17. 연합뉴스] http://app.yonhapnews.co.kr/YNA/Basic/article/new_search/YIBW_showSearchArticle.spx?searchpart=article&searchtext=KISt%20%eb%a1%9c%eb%b4%87&contents_id=AKR20101117095800017 * 영어교사 보조로봇 기사 더보기: http://irobotics.re.kr/05_pr/sub05_02.php * 영어교사 보조로봇 기능 및 제원 알아보기: http://irobotics.re.kr/04_robot/sub04_05.php

2014년 가을맞이 하반기 KIST 예술문화마당 행사의 일환으로 9.24일 오후 3시 30분 KIST 존슨강당에서 음악극 <클라운 타운> 공연이 성황리에 개최되었습니다. KIST 직원 및 가족, 외국과학자, 학연생 등 뿐만 아니라 문화나눔 실천을 위해 관내 복지관 주민, 학생 등 주변 이웃도 초청하여 함께 즐김으로써 더욱 뜻깊은 행사가 되었습니다. 음악극 <클라운 타운>은 극단 ‘벼랑끝 날다’의 2013년 거창국제연극제 공식 초청된 작품으로 올 5~6월에 압구정동 윤당아트홀에서도 공연된 바 있는 재미와 흥행에 성공한 검증받은 작품입니다. <클라운 타운>은 연기, 음악, 마임, 마술 등 다양한 볼거리와 웃음과 감동 그리고 광대들의 삶을 통해 우리자신을 돌아보게 하는 작품으로 남녀노소 모두 즐겁게 관람할수 있는 음악극입니다. 공연을 관람한 월곡중학교 배우리 선생님은 이렇게 재미있고 좋은 공연에 학생들을 초대해준 KIST에 감사하며 앞으로도 좋은 행사에 초대해 주기를 희망한다고 공연 관람 소감을 전하였습니다. KIST에서는 신바람 나는 직장생활 영위를 위해 분기에 한번씩 개최하는 공연행사에 질적 수준을 더욱 높이고, 앞으로도 계속 관내 주민을 초청하여 함께 즐기는 문화나눔을 실천할 예정입니다.

KIST 외국인 유치과학자, 뇌 활동을 시각적으로 측정하는 형광전압센서 ‘파도’ 개발 - 뇌의 산성도 및 활동을 시각적으로 측정할 수 있는 형광전압센서 개발 - 억제성 신경세포의 상호작용 원리를 규명 인체의 면역계가 정상적으로 작용하기 위해서는 적정수준의 pH(산성도)가 유지되어야 하며, 특히, 뇌 속 산성도의 변화는 암이나 신경질환 등의 질병과 연관성이 높다고 알려져 있다. 외국인 유치과학자가 주축이 된 국내 연구진이 뇌 속 신경세포의 전기적 활동은 물론 pH(산성도) 조절 및 관찰이 가능한 형광전압센서 단백질의 개발에 성공하였다. 해당 단백질을 통해 세계 최초로 신경세포내의 pH농도 조절 및 상호작용을 시각적으로 관찰할 수 있게 되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 기능커넥토믹스연구단 브래들리 베이커(Bradley J. Baker) 박사 연구팀은 빛을 통해 뇌 활동을 측정하여 실시간으로 산성도(pH)도 조절이 가능한 바이오 센서를 개발하였다. 이번 연구는 권위 있는 해외 학술지인 ‘Scientific Reports’ 4월 4일자 온라인판에 게재되었다. 2011년 미래창조과학부(장관 최양희)의 세계적 수준의 연구센터(WCI, World Class Institute)사업의 유치 과학자로 초빙되어 현재 KIST 정규직 연구원으로 재직 중인 브래들리 베이커 박사는 위와 같은 센서의 이름을 우리말 ‘파도, Pado’로 정하였는데, 센서를 통해 측정된 산성도와 전압 활동 신호가 파도치는 형상에서 모티브를 얻었다. 브래들리 베이커 박사는 2015년 뇌 속 신경활동의 시각적 관찰이 가능한 제 1호 탐침 ‘봉우리, Bongwoori’(*용어설명)에 이어, 두 번째로 ‘파도, Pado’개발에 성공한 것으로 과학기술연합대학원대학교(UST) 학생과의 독자적인 연구를 통해 이루어진 성과이기에 그 의미가 더욱 깊다. 브래들리 베이커 박사 연구팀은 수소이온통로 단백질과 뇌에서 발현 가능한 형광물질을 이용하여 형광단백질 센서 ‘파도’를 개발하였고, 이를 배양이 용이하여 일반적으로 생물학 실험에 사용되는 HEK 293세포(인간배아신장유래세포)에 발현시켜 pH에 변화에 따라 연결된 다른 세포가 연동됨을 증명하였다. 이 연구결과는 HEK 293세포와 유사하게 전기적으로 연결되어 있는 억제성 뉴런은 물론이고 심장, 신장 등의 연구에도 적용이 가능하며, 추후 ‘파도, Pado’를 이용한 산성도 변화관찰은 물론 산성도 조절을 통해 뇌 세포간의 상호작용 및 다양한 연구 진행이 가능할 것으로 보인다. 또한, ‘파도’는 기존의 ‘봉우리’에서 관찰이 가능하였던 전압과 빛의 세기와의 연관성을 실험적으로 증명할 수 있었는데, 이러한 원리규명을 통하여 그 기능이 향상된 3호 탐침이 개발 중이다. 베이커 박사는 “본 연구로, 신경세포부터 면역세포에 이르기까지 건강상태와 질병상태에서 pH의 역할을 파악할 수 있었고, 향후 파킨슨병과 같이 억제성 뉴런의 이상으로 발생되는 뇌질환의 근본적인 원인을 규명하는데 일조할 것으로 예상된다.”고 밝혔다. * (논문명) Pado, a fluorescent protein with proton channel activity can optically monitor membrane potential, intracellular pH, and map gap junctions - (제1저자) Bok Eum Kang - (교신저자) Bradley J. Baker <그림자료> <그림 1> 형광단백질센서 ‘파도, Pado’의 구조 S1-S4는 전압을 감지하며, 수소이온농도를 조절하는 수소이온통로의 역할을 가지며, SE A227D는 수소이온통로의 변화 혹은 S1-S4에서 감지되는 전압변화에 따라 형광세기를 변화시키는 역할을 한다. <그림 2> 왼쪽사진은 파도를 발현하는 HEK293 세포사진이고, 빨간선은 전기적 활동과 pH농도변화에 따른 형광세기 변화를 파란선은 수소이온이 세포막을 통과하면서 발생하는 전류의 변화를 나타냄. 수소이온이 통과하면서 발생하는 전류 1nA(전류의 단위; 암페어(ampere)의 10억분의 1)당 형광신호 변화량이 약 15% 변화하는 것을 관찰할 수 있음. <그림 3> ‘파도’로 관찰한 전압과 pH이미지 전압은 파란색, pH는 빨간색을 보여줌. 세포는 전압의 변화를 보여주며 파란색으로 시작한다. 3670번 사진에서 세포의 왼쪽 아래 코너에서 pH변화가 보이기 시작하고, 4090사진에서 위쪽 오른쪽 세포의 코너에서 pH가 변화하는 것을 관찰할 수 있다. 4450사진에서는 pH의 움직임이 세포 전역에서 파도처럼 퍼져있다. 각 사진번호는 밀리세컨드(1000분의 1초)를 나타내며, 이 과정은 대략 1초가 소요된다. <그림 4> ‘파도’를 억제성 뉴런에 적용한 예상도 초록색으로 표기된 파도가 발현함에 따라 한 억제성 뉴런(Inhibitory Neuron)에서의 변화가 다른 억제성 뉴런(Inhibitory Neuron)로 이동하는 것을 볼 수 있다.

KIST 외국인 유치과학자, 뇌 활동을 시각적으로 측정하는 형광전압센서 ‘파도’ 개발 - 뇌의 산성도 및 활동을 시각적으로 측정할 수 있는 형광전압센서 개발 - 억제성 신경세포의 상호작용 원리를 규명 인체의 면역계가 정상적으로 작용하기 위해서는 적정수준의 pH(산성도)가 유지되어야 하며, 특히, 뇌 속 산성도의 변화는 암이나 신경질환 등의 질병과 연관성이 높다고 알려져 있다. 외국인 유치과학자가 주축이 된 국내 연구진이 뇌 속 신경세포의 전기적 활동은 물론 pH(산성도) 조절 및 관찰이 가능한 형광전압센서 단백질의 개발에 성공하였다. 해당 단백질을 통해 세계 최초로 신경세포내의 pH농도 조절 및 상호작용을 시각적으로 관찰할 수 있게 되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 기능커넥토믹스연구단 브래들리 베이커(Bradley J. Baker) 박사 연구팀은 빛을 통해 뇌 활동을 측정하여 실시간으로 산성도(pH)도 조절이 가능한 바이오 센서를 개발하였다. 이번 연구는 권위 있는 해외 학술지인 ‘Scientific Reports’ 4월 4일자 온라인판에 게재되었다. 2011년 미래창조과학부(장관 최양희)의 세계적 수준의 연구센터(WCI, World Class Institute)사업의 유치 과학자로 초빙되어 현재 KIST 정규직 연구원으로 재직 중인 브래들리 베이커 박사는 위와 같은 센서의 이름을 우리말 ‘파도, Pado’로 정하였는데, 센서를 통해 측정된 산성도와 전압 활동 신호가 파도치는 형상에서 모티브를 얻었다. 브래들리 베이커 박사는 2015년 뇌 속 신경활동의 시각적 관찰이 가능한 제 1호 탐침 ‘봉우리, Bongwoori’(*용어설명)에 이어, 두 번째로 ‘파도, Pado’개발에 성공한 것으로 과학기술연합대학원대학교(UST) 학생과의 독자적인 연구를 통해 이루어진 성과이기에 그 의미가 더욱 깊다. 브래들리 베이커 박사 연구팀은 수소이온통로 단백질과 뇌에서 발현 가능한 형광물질을 이용하여 형광단백질 센서 ‘파도’를 개발하였고, 이를 배양이 용이하여 일반적으로 생물학 실험에 사용되는 HEK 293세포(인간배아신장유래세포)에 발현시켜 pH에 변화에 따라 연결된 다른 세포가 연동됨을 증명하였다. 이 연구결과는 HEK 293세포와 유사하게 전기적으로 연결되어 있는 억제성 뉴런은 물론이고 심장, 신장 등의 연구에도 적용이 가능하며, 추후 ‘파도, Pado’를 이용한 산성도 변화관찰은 물론 산성도 조절을 통해 뇌 세포간의 상호작용 및 다양한 연구 진행이 가능할 것으로 보인다. 또한, ‘파도’는 기존의 ‘봉우리’에서 관찰이 가능하였던 전압과 빛의 세기와의 연관성을 실험적으로 증명할 수 있었는데, 이러한 원리규명을 통하여 그 기능이 향상된 3호 탐침이 개발 중이다. 베이커 박사는 “본 연구로, 신경세포부터 면역세포에 이르기까지 건강상태와 질병상태에서 pH의 역할을 파악할 수 있었고, 향후 파킨슨병과 같이 억제성 뉴런의 이상으로 발생되는 뇌질환의 근본적인 원인을 규명하는데 일조할 것으로 예상된다.”고 밝혔다. * (논문명) Pado, a fluorescent protein with proton channel activity can optically monitor membrane potential, intracellular pH, and map gap junctions - (제1저자) Bok Eum Kang - (교신저자) Bradley J. Baker <그림자료> <그림 1> 형광단백질센서 ‘파도, Pado’의 구조 S1-S4는 전압을 감지하며, 수소이온농도를 조절하는 수소이온통로의 역할을 가지며, SE A227D는 수소이온통로의 변화 혹은 S1-S4에서 감지되는 전압변화에 따라 형광세기를 변화시키는 역할을 한다. <그림 2> 왼쪽사진은 파도를 발현하는 HEK293 세포사진이고, 빨간선은 전기적 활동과 pH농도변화에 따른 형광세기 변화를 파란선은 수소이온이 세포막을 통과하면서 발생하는 전류의 변화를 나타냄. 수소이온이 통과하면서 발생하는 전류 1nA(전류의 단위; 암페어(ampere)의 10억분의 1)당 형광신호 변화량이 약 15% 변화하는 것을 관찰할 수 있음. <그림 3> ‘파도’로 관찰한 전압과 pH이미지 전압은 파란색, pH는 빨간색을 보여줌. 세포는 전압의 변화를 보여주며 파란색으로 시작한다. 3670번 사진에서 세포의 왼쪽 아래 코너에서 pH변화가 보이기 시작하고, 4090사진에서 위쪽 오른쪽 세포의 코너에서 pH가 변화하는 것을 관찰할 수 있다. 4450사진에서는 pH의 움직임이 세포 전역에서 파도처럼 퍼져있다. 각 사진번호는 밀리세컨드(1000분의 1초)를 나타내며, 이 과정은 대략 1초가 소요된다. <그림 4> ‘파도’를 억제성 뉴런에 적용한 예상도 초록색으로 표기된 파도가 발현함에 따라 한 억제성 뉴런(Inhibitory Neuron)에서의 변화가 다른 억제성 뉴런(Inhibitory Neuron)로 이동하는 것을 볼 수 있다.

KIST 외국인 유치과학자, 뇌 활동을 시각적으로 측정하는 형광전압센서 ‘파도’ 개발 - 뇌의 산성도 및 활동을 시각적으로 측정할 수 있는 형광전압센서 개발 - 억제성 신경세포의 상호작용 원리를 규명 인체의 면역계가 정상적으로 작용하기 위해서는 적정수준의 pH(산성도)가 유지되어야 하며, 특히, 뇌 속 산성도의 변화는 암이나 신경질환 등의 질병과 연관성이 높다고 알려져 있다. 외국인 유치과학자가 주축이 된 국내 연구진이 뇌 속 신경세포의 전기적 활동은 물론 pH(산성도) 조절 및 관찰이 가능한 형광전압센서 단백질의 개발에 성공하였다. 해당 단백질을 통해 세계 최초로 신경세포내의 pH농도 조절 및 상호작용을 시각적으로 관찰할 수 있게 되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 뇌과학연구소 기능커넥토믹스연구단 브래들리 베이커(Bradley J. Baker) 박사 연구팀은 빛을 통해 뇌 활동을 측정하여 실시간으로 산성도(pH)도 조절이 가능한 바이오 센서를 개발하였다. 이번 연구는 권위 있는 해외 학술지인 ‘Scientific Reports’ 4월 4일자 온라인판에 게재되었다. 2011년 미래창조과학부(장관 최양희)의 세계적 수준의 연구센터(WCI, World Class Institute)사업의 유치 과학자로 초빙되어 현재 KIST 정규직 연구원으로 재직 중인 브래들리 베이커 박사는 위와 같은 센서의 이름을 우리말 ‘파도, Pado’로 정하였는데, 센서를 통해 측정된 산성도와 전압 활동 신호가 파도치는 형상에서 모티브를 얻었다. 브래들리 베이커 박사는 2015년 뇌 속 신경활동의 시각적 관찰이 가능한 제 1호 탐침 ‘봉우리, Bongwoori’(*용어설명)에 이어, 두 번째로 ‘파도, Pado’개발에 성공한 것으로 과학기술연합대학원대학교(UST) 학생과의 독자적인 연구를 통해 이루어진 성과이기에 그 의미가 더욱 깊다. 브래들리 베이커 박사 연구팀은 수소이온통로 단백질과 뇌에서 발현 가능한 형광물질을 이용하여 형광단백질 센서 ‘파도’를 개발하였고, 이를 배양이 용이하여 일반적으로 생물학 실험에 사용되는 HEK 293세포(인간배아신장유래세포)에 발현시켜 pH에 변화에 따라 연결된 다른 세포가 연동됨을 증명하였다. 이 연구결과는 HEK 293세포와 유사하게 전기적으로 연결되어 있는 억제성 뉴런은 물론이고 심장, 신장 등의 연구에도 적용이 가능하며, 추후 ‘파도, Pado’를 이용한 산성도 변화관찰은 물론 산성도 조절을 통해 뇌 세포간의 상호작용 및 다양한 연구 진행이 가능할 것으로 보인다. 또한, ‘파도’는 기존의 ‘봉우리’에서 관찰이 가능하였던 전압과 빛의 세기와의 연관성을 실험적으로 증명할 수 있었는데, 이러한 원리규명을 통하여 그 기능이 향상된 3호 탐침이 개발 중이다. 베이커 박사는 “본 연구로, 신경세포부터 면역세포에 이르기까지 건강상태와 질병상태에서 pH의 역할을 파악할 수 있었고, 향후 파킨슨병과 같이 억제성 뉴런의 이상으로 발생되는 뇌질환의 근본적인 원인을 규명하는데 일조할 것으로 예상된다.”고 밝혔다. * (논문명) Pado, a fluorescent protein with proton channel activity can optically monitor membrane potential, intracellular pH, and map gap junctions - (제1저자) Bok Eum Kang - (교신저자) Bradley J. Baker <그림자료> <그림 1> 형광단백질센서 ‘파도, Pado’의 구조 S1-S4는 전압을 감지하며, 수소이온농도를 조절하는 수소이온통로의 역할을 가지며, SE A227D는 수소이온통로의 변화 혹은 S1-S4에서 감지되는 전압변화에 따라 형광세기를 변화시키는 역할을 한다. <그림 2> 왼쪽사진은 파도를 발현하는 HEK293 세포사진이고, 빨간선은 전기적 활동과 pH농도변화에 따른 형광세기 변화를 파란선은 수소이온이 세포막을 통과하면서 발생하는 전류의 변화를 나타냄. 수소이온이 통과하면서 발생하는 전류 1nA(전류의 단위; 암페어(ampere)의 10억분의 1)당 형광신호 변화량이 약 15% 변화하는 것을 관찰할 수 있음. <그림 3> ‘파도’로 관찰한 전압과 pH이미지 전압은 파란색, pH는 빨간색을 보여줌. 세포는 전압의 변화를 보여주며 파란색으로 시작한다. 3670번 사진에서 세포의 왼쪽 아래 코너에서 pH변화가 보이기 시작하고, 4090사진에서 위쪽 오른쪽 세포의 코너에서 pH가 변화하는 것을 관찰할 수 있다. 4450사진에서는 pH의 움직임이 세포 전역에서 파도처럼 퍼져있다. 각 사진번호는 밀리세컨드(1000분의 1초)를 나타내며, 이 과정은 대략 1초가 소요된다. <그림 4> ‘파도’를 억제성 뉴런에 적용한 예상도 초록색으로 표기된 파도가 발현함에 따라 한 억제성 뉴런(Inhibitory Neuron)에서의 변화가 다른 억제성 뉴런(Inhibitory Neuron)로 이동하는 것을 볼 수 있다.