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약대 이봉진 학장팀, 항생제 내성균 출현 지연을 위한 新전략 제안

우리 학교 약학대학 이봉진 학장팀이 항생제 치료 기간을 단축하고 항생제 내성균 출현을 지연시킬 수 있는 새로운 전략을 제안했다. 이봉진 학장(사진)은 살모넬라균 유래 독소- 항독소 단백질 ResTA 복합체의 삼차원 구조를 규명함으로써 지속성 균주 형성을 억제하는 새로운 기전을 제시했다고 밝혔다. 해당 내용은 약리학 및 약학 분야 국제 학술지 <Drug Resistance Updates> 1월 온라인판에 실렸다. 이봉진 학장이 교신저자로, 서울대 은현종 박사와 국립암센터 장석원 연구원이 공동 제1저자로 참여했다. 항생제는 세균 감염증에 대한 치료제로 사용되는 물질로, 항생제의 장기간 사용은 내성을 유발할 수 있다. 또 항생제 치료 이후에도 일부 세균이 살아남아 지속성 균주(persister)를 형성, 세균이 완전히 제거되지 않도록 해 재발 감염과 만성 감염을 유발할 수 있다. 이러한 요인은 새로운 항생제의 개발을 어렵게 하는 요인 중 하나다. 아주대 연구팀은 지속성 균주 형성이 항생제 내성 및 치료 실패의 핵심 요인 중 하나라는 점에서, 지속성 균주 형성을 억제해 내성균의 출연을 지연시키는 새로운 전략이 필요하다고 판단했다. 이에 연구팀은 살모넬라균 유래의 독소-항독소 단백질 ResTA 복합체의 삼차원 구조를 X선-결정학법을 이용해 분석했다. 이 과정에서 항독소 단백질 ResA의 독소 단백질 ResT 결합 부위 및 DNA 결합 부위를 각각 규명했고, 이렇게 얻은 구조정보를 통해 ResA의 ResT 활성 억제 원리를 밝혀냈다. 또 구조 및 생화학적 분석을 통해 독소 단백질 ResT의 리보솜 결합 부위 아미노산을 규명했다. 연구팀은 이를 바탕으로 해당 부위의 아미노산 변이 단백질을 이용한 세포 실험을 수행, aminoglycosides 항생제군에 의한 지속성 균주 형성에 해당 부위의 아미노산이 영향을 미친다는 사실을 규명했다. 연구팀은 최종적으로 독소 단백질 ResT를 과발현시킨 살모넬라균의 전사체 분석을 통해 ResT 활성화에 따른 지속성 균주 형성의 잠재적 메커니즘을 제시하는데 성공했다. 이봉진 교수는 “기존 항생제를 단독 투여하는 경우, 지속성 균주로 인해 치료가 실패하거나 항생제 내성균이 출현할 가능성이 높다”라며 “그러나 이번 연구를 기반으로 한 지속성 균주 형성 억제 후보 물질을 기존 항생제와 병용할 경우, 치료 효과를 높이고 내성균 출현을 지연시킬 수 있다”라고 설명했다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(기본연구) 의 지원으로 수행됐다.

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기계공학과 학생들, ‘한국로봇종합학술대회’ 대거 수상

우리 학교 기계공학과 학생들이 ‘제20회 한국로봇종합학술대회(KRoC 2025)’에서 대거 수상하는 영예를 안았다. 이번 학술대회는 2월12일부터 15일까지 강원도 평창에서 약 1900명의 연구자들이 참석한 가운데 진행됐다. ‘체화 지능(Embodied Intelligence)’을 주제로 개최된 이번 학술대회에서는 ▲기조강연 ▲특별강연 ▲초청강연 ▲신진연구자 세션 ▲특별세션 ▲워크숍 등이 진행됐다. 시상은 ▲논문상(AFCV/포스터 일반/학부생 부문) ▲RED Show(일반/학부생 부문) ▲한국로봇학회 학회상(국문 논문지) ▲한국기계단체총연합회 학생부문 등 4개 부문에서 마련됐다. 총 500여편의 논문이 접수된 가운데 우리 학교 연구팀 3팀이 수상하는 성과를 거뒀다. 먼저 일반 부문에서의 ‘변위 증폭 메커니즘 기반 고강성 6축 힘/토크 센서 설계’ 논문으로 최우수논문상(1등)을 수상했다. 최우수논문상 팀은 기계공학과 석박사 통합과정 황진학·이세란, 석사과정 이우성 학생으로 구성됐다. 부상으로 한국로봇학회장상과 상금 50만원이 주어졌다. 수상 논문에서 이 팀은 기존 협동로봇 및 휴머노이드에 사용되는 핵심 부품인 힘/토크 센서의 성능을 획기적으로 향상시키는 새로운 센서 메커니즘을 제안했다. 학부 부문 최우수논문상(1등)의 영예도 우리 학교 학생에게 돌아왔다. ‘유연 구름 접촉 관절들을 활용한 외골격형 웨어러블 손 개발’ 논문으로 기계공학과 함현우 학생이 최우수논문상을 받았다. 부상으로 한국로봇학회장상과 상금 50만원이 주어졌다. 해당 연구는 새로운 관절 메커니즘을 적용하여 착용이 편안한 외골격형 웨어러블 손을 개발하는 데 성공했다. 수상 학생들의 지도를 맡은 기계공학과 김의겸 교수는 “한국에서 가장 권위 있는 로봇 학술대회에서 일반 부문과 학부 부문 최우수논문상을 동시에 수상해 영광스럽다”며 “앞으로도 연구실 구성원들과 함께 더욱 정진하여 의미 있는 연구 성과를 지속적으로 만들어 나가겠다”고 전했다. 한편, 이번 학술대회에서는 올해 한국기계기술단체총연합회 수상 부문이 신설됐다. 한국기계기술단체총연합회 부문에서도 우리 학교 학생들이 수상 명단에 올랐다. ‘강화학습을 통한 날개변형 기반 날갯짓 드론의 비행제어’ 논문으로 임성훈·김태위·홍인식·노승은 학생 팀이 우수상을 받았다. 지도는 강대식·한승용·고제성 교수가 맡았다.

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기계공학과 연구팀, 반복적으로 구겼다 펴도 끄떡없는 전개형 전자장치 개발

우리 학교 기계공학과 연구진이 반복적으로 구기거나 접었다 펴도 끄떡없는 전개형 전자장치를 개발했다. 짓밟히고 구겨져도 살아남는 강한 생명력의 식물 질경이에서 영감을 받은 것으로, 그동안 전개형 전자장치의 한계로 여겨져 왔던 전도성과 내구성 문제의 해결에 기여할 수 있을 전망이다. 기계공학과 자연모사실험실 연구진은 고강도 섬유 케블라(Kevlar)를 활용해 전도성을 일정하게 유지하면서도 강한 내구성과 뛰어난 인장강도를 갖춘 전개형 전자장치 소재를 개발했다고 밝혔다. 해당 내용은 ‘구김과 장력에 대한 내피로성이 강화된 전개형 전자장치(Deployable Electronics with Enhanced Fatigue Resistance for Crumpling and Tension)’라는 제목으로 글로벌 저널 <사이언스 어드밴시스(Science Advances)>에 1월 온라인 게재됐다. 기계공학과 한승용·강대식·고제성 교수가 공동 교신저자로 참여했고, 홍인식·노연욱 박사와 조중광 석사과정생이 공동 제1저자로 함께 했다. ‘전개형 전자장치’란 공간 활용도를 극대화하기 위해 평소에는 작게 구기거나 접어서 보관하다가 필요할 때 펼쳐 사용할 수 있는 기기로, 최근 스마트폰을 비롯한 디스플레이와 첨단 바이오·우주 산업 등에서 활용되며 관심이 높아지고 있다. 그러나 접히거나 구겨지는 부분에서의 전도성(傳導性)을 일정하게 유지하기 어렵다는 점과, 반복적으로 접었다 펴면서 발생하는 기계적 피로와 구조 변형 등 내구성이 여전히 문제로 남아 있다. 특히 유연성과 인장강도(Tensile Strength) 상충의 구조적·전기적 특성이 해결하기 어려운 도전 과제로 남아 있다. 소재의 유연성이 좋으면서도 소재를 잡아당기는 힘에 잘 견딜 수 있도록 만들기가 어렵기 때문이다. 아주대 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 강한 생명력으로 잘 알려진 식물 질경이(Plantago asiatica)의 잎맥 구조에서 영감을 얻었다. 질경이는 밟히고 넘어져도 살아나고, 쉽게 상처를 입지 않는 여러해살이풀이다. 질경이 잎맥은 강성(剛性)이 매우 높고 질긴 특성을 가지고 있다. 아주대 연구팀은 이러한 질경이의 형태와 특성에서 영감을 얻어, 고강도 섬유 케블라(Kevlar)를 새로운 전자복합소재에 적용했다. 연구팀은 고강도의 케블라(Kevlar) 섬유를 내장하기 위해 중립면 이론(Neutral Plane Theory)과 변형공학(eformation Engineering)을 기반으로 전자복합소재를 설계했다. 연구진은 이렇게 개발한 새로운 소재가 75만 회 이상의 반복적 구김 및 접힘과 자신의 무게 대비 6667배 이상의 하중을 견뎌내며 기계적·전기적 안정성을 유지함을 확인했다. 기존에 알려진 소재들과 비교할 때 15배 이상의 접힘 내성과 2배 이상의 인장강도를 보인 것이다. 또한 연구팀은 새로운 소재의 구겨지거나 접히는 면에서의 전도성도 일정하게 유지됨을 확인했다. 기존 전개형 전자장치의 경우, 구김이나 접힘이 생기는 부분에서 전도성이 일정하게 유지되지 않는다는 한계가 있었다. 전도성이 일정하게 유지되면, 센서나 디스플레이 등의 용도로 보다 폭넓게 활용할 수 있다. 연구팀은 새로 개발한 소재의 성능을 확인하기 위해 이 소재를 풍선 타입의 센서 내장 전개형 그리퍼(Gripper)에 적용해, 반복적 접힘과 펴짐에도 불구하고 온도와 압력, 근접도 등의 데이터를 처음 수준과 동일하게 측정하는 센서를 구현했다. 또한 고강도의 케블라(Kevlar) 섬유 삽입을 통해 강화된 소재가 높은 인장강도를 보이며, 이러한 특성이 물체를 안정적으로 잡는데 기여함을 확인했다. (왼쪽) 강성이 높은 질경이의 잎맥 구조에서 착안해 개발한 고내구성 전자장치의 개략도. (오른쪽) 연구팀이 개발한 새로운 소재의 특성을 보여주는 일러스트 이미지로, 밟히고 눌려도 본연의 기능인 전도성이 유지됨(LED 불빛 유지)을 보여준다. 이번 연구를 주도한 한승용 교수는 “짓밟히고 구겨져도 다시 일어나는 질경이에서 영감을 얻어 새로운 소재를 개발할 수 있었다”며 “이번 성과가 접는 전자장치와 같이 공간 활용도가 높은 전개형 전자장치의 내구성 문제를 해결하는 데 중요한 기여를 할 것”이라고 설명했다. 한 교수는 이어 “구겨서 휴대할 수 있는 TV와 같은 디스플레이 분야나 인체 삽입형 바이오 센서, 우주항공산업 등 여러 분야에 쓰이는 전개형 구조물의 전도성을 안정적으로 유지하는 기반 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”라고 덧붙였다. 이번 연구는 과학기술정보통신부의 기초연구지원과 나노·소재기술개발사업, 그리고 한국연구재단의 중견연구지원을 받아 수행됐다. 아주대 기계공학과의 자연모사실험실(Multiscale Bio-inspired Technology Lab)은 자연계의 여러 생물에서 모티브를 얻어 공학적으로 구현하는 창의적 연구를 이어가고 있다. ▲거미 다리의 감지 기능을 모사한 의료용 센서 ▲소금쟁이를 비롯한 수면 생물의 움직임에서 착안한 수면 도약 로봇 ▲번데기 안의 나비 날개에서 영감을 얻은 스스로 주름을 펼 수 있는 디스플레이 장치 등이 자연모사실험실의 연구 성과다. 4번의 중복 접힘과 50N 이상의 인장력을 동시에 견디는 전자복합소재로서의 특성을 보여주는 그림. 아주대 연구팀이 새로 개발한 전자복합소재는 75만번 이상의 반복적 접힘과 펼침에서도 성능 유지 결과를 얻었고, 50N 이상의 인장력을 발휘한다. 이는 기존 선행연구 대비 15배 이상의 접힘 내성과, 2배 이상 향상된 인장강도를 의미한다 * 위 사진 - 위 왼쪽부터 한승용 교수, 강대식 교수, 고제성 교수. 아래 왼쪽부터 홍인식 박사, 노연욱 박사, 조중광 석사과정생