고려대학교(총장 김동원) 옥용식 교수 연구팀이 스위스 취리히연방공대(ETH), 중국 칭화대 연구진과의 국제공동연구를 통해 인공지능(AI)을 이용, 고효율 이산화탄소 흡착제인 바이오차(Biochar)를 대량으로 생산할 수 있는 시스템을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 환경분야 최상위 국제학술지 환경과학기술(Environmental Science & Technology, ES&T) 3월호에 온라인 게재되었으며, 저널 표지(Cover) 논문으로 선정됐다. 최근 들어 넷제로 및 순환경제가 부각되면서 폐기물을 업사이클링 한 고부가가치 바이오차 소재에 대한 관심이 높아지고 있다. 바이오차(Biochar)란 PET를 포함한 각종 플라스틱, 음식물 쓰레기, 가축 분뇨 등의 폐자원 및 바이오매스에 열분해/가스화 공정을 적용하여 만들어낸 자연모사 탄소 기반 신소재로 지구 온난화의 주범인 이산화탄소(CO₂)를 제거하기 위한 탄소포집저장(CCS) 기술로 주목받고 있다. 바이오차는 기후변화 저감과 함께 가축 분뇨 등 농림부산물을 포함한 바이오매스, 음식물 쓰레기, 폐플라스틱 등 각종 폐기물의 부적절한 관리로 인한 환경오염을 동시에 해결할 수 있는 기후테크로 부각되어 왔으나, 원재료 자체의 구조적 특성이 상이하여 고효율의 CO2 흡착제로 제조하는 과정이 매우 복잡한 것으로 알려져 대량생산 시스템 구축에 어려움을 겪어왔다. 이에 옥용식 교수팀은 화공공정 분야의 세계적인 석학인 스위스 취리히연방공대(ETH) Javier Perez-Ramirez 교수, 그리고 인공지능 분야의 석학인 칭화대학교 Xiaonan Wang 교수와의 국제공동연구를 통해 고효율의 이산화탄소 흡착/제거를 위한 능동학습 기반의 바이오차 합성 기술 개발에 성공했다고 밝혔다. 옥용식 교수는 “이번 연구를 통해 각종 폐기물에서 유래된 바이오차의 이산화탄소 흡착을 보다 정확하게 예측하고 인공지능을 활용 고효율의 흡착제 생산를 위한 최적의 합성법을 제시할 수 있을 것으로 기대한다”라며 “바이오차는 탄소 네거티브(Carbon negative) 기술로 넷제로와 함께 토양 및 물 환경을 개선함으로써 UN의 지속가능발전목표를 달성하는 데에도 큰 역할을 할 것이다”고 전했다. 이어 옥 교수는 “바이오차를 대량 생산하여 넷제로 기술의 상용화를 이룰 수 있도록 환태평양대학협회(APRU) 지속가능한 폐기물 프로그램을 발족하였으며, 미국 스탠포드대학교를 포함한 전세계 주요 연구기관들과 대규모의 상용화 연구를 진행하고 있다”라고 말했다. 옥용식 교수는 구글스칼라 기준 2023년 한해 논문 인용이 2만회를 초과하였으며, 한국연구재단이 발간한 ‘2011~2021년 주요국의 피인용 상위 1% 논문실적 비교분석 보고서’에서 물리학 분야 김기남 한국공학한림원 회장 겸 삼성전자 SAIT(삼성종합기술원) 회장, 컴퓨터과학 분야 카이스트 최완 교수와 함께 환경 및 생태학 분야에서 대한민국 분야별 최다 피인용 논문 게재자로 선정됐다. 특히 세계 최고 권위의 학술지 네이처와 ESG의 환경 필라를 주제로 기업의 지속가능성을 논의하는 ‘ESG 네이처 포럼’을 전 세계 최초로 한국에 유치하고 고려대 경영대학 이재혁 교수(고려대 ESG 연구원장)와 공동대회장을 맡아 대한상공회의소 및 국제 ESG 협회 주관으로 서울에서 성황리에 개최한 바 있다. 이번 연구 성과는 한국연구재단 중견연구자지원사업, 교육부 자율운영형 중점연구소 사업 및 오정리질리언스연구원의 지원으로 수행됐다. 박준식 기자 parkjs@wowtv.co.kr https://n.news.naver.com/mnews/article/215/0001154053?sid=101
윤봉준 교수(분자생명과학과), 강박행동 뇌 회로 규명과 분자적 기전 발견 강박행동 뇌 회로 규명과 분자적 기전 발견, 강박장애 치료의 실마리 풀다 편도체에서 선조체로 연결되는 회로의 시냅스 변화조절 통해 강박행동의 예방, 치료 기대 윤봉준 교수팀 연구결과, 국제적 권위 학술지 Nature communications 게재돼 □ 우리 뇌에 존재하는 수많은 회로 중에서 편도체로부터 선조체로 연결되는 회로의 특성이 밝혀졌다. 강박장애의 원인과 그 치료법 개발에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. □ 고려대학교 생명과학부 윤봉준 교수팀은 기저외측 편도체-등내측 선조체 회로의 활성화가 불안을 증가시키고 결과적으로 강박행동을 유발한다는 사실을 규명했다. 그 중에서도 선조체에 존재하는 도파민 D1 수용체가 이러한 현상과 직접적으로 관련이 있다는 사실을 밝혔다. 이러한 강박행동이 편도체-선조체 회로의 활성과 억제를 통해 조절이 된다는 새로운 연구결과를 발표했다. * 편도체 : 대뇌에 존재하는 작은 아몬드 모양의 부위로 감정의 조절, 공포의 학습과 기억에 중요한 역할을 하는 영역 * 선조체 : 대뇌의 피질 아래 쪽 심부에 존재하는 영역으로 행동의 선택 및 결정, 운동 및 충동성의 조절 등 다양한 행동 조절 역할을 담당하는 영역 □ 이번 연구결과는 국제적 최고 권위 저널 ‘Nature Communications (IF 17.694)’에 2024년 1월 8일자로 공개됐다. 연구수행은 한국연구재단 기초연구 보호연구지원사업의 지원을 받아 이뤄졌다. □ 편도체는 대뇌의 변연계에 존재하는 부위로 감정의 조절과 더불어 파블로프의 개로 잘 알려진 공포의 학습, 기억에 중요한 역할을 한다. 일례로, 편도체에 손상을 입으면 공포를 잘 느끼지 못하게 된다. ▲ 그림 1. 기저외측 편도체(BLA)-등내측 선조체(DMS) 회로의 광유전적 활성이 불안을 증가시키고 그 결과 강박행동이 뒤이어 유발됨을 확인 □ 연구팀은 이 편도체가 신호를 보내는 여러 부위 중 강박장애와 그 유관질병들과 관련이 있다고 알려진 피질-선조체-시상-피질 회로의 한 축을 담당하는 선조체에 초점을 맞추어 광유전학 실험을 진행했다. □ 그 결과, 편도체와 선조체를 연결하는 회로가 활성화되면 불안도가 증가하고 이어서 강박행동이 유발됨을 발견했다. □ 또한, 연구팀은 지속적으로 강박행동을 보이는 마우스 모델을 개발했다. 이 마우스 모델은 편도체-선조체 회로를 장기간 활성화시킴으로써 여러가지 강박행동을 유발하도록 제작됐고, 이 강박행동들이 회로의 인위적 활성화가 멈춘 후에도 장기간 유지됨을 실험적으로 확인했다. 지금까지 강박장애(OCD)의 다양한 증상들을 종합적으로 나타내는 마우스 모델이 존재하지 않았다는 점에서 이 발견은 OCD 치료에 큰 도움이 될 수 있을 것으로 예상된다. □ 연구팀은 강박행동을 나타내는 모델마우스에 강박장애 치료제로 많이 사용되는 Clomipramine(클로미프라민)을 투여했고, 실제로 유발되었던 강박행동이 사라지는 것을 확인했다. □ 제 1저자 이인범 연구원은 “이번 연구를 통해 불안과 강박장애의 연관성을 제시할 수 있었다는데 의의가 있다고 생각한다”며 “남들의 주목도가 떨어지는 잘 알려지지 않은 회로를 연구하면서 어려움도 있었지만 포기하지 않고 끝까지 진행하여 좋은 결과를 얻을 수 있었다”고 소감을 전했다. □ 교신저자인 윤봉준 고려대 생명과학과 교수는 “기존에 알려지지 않았던 편도체-선조체 회로의 역할을 규명함과 동시에 강박행동이 일어나는 뇌신경회로 기반의 원리를 이해하는데 한 발 더 다가선 것으로 판단하며, 개발된 동물 모델과 연구 결과가 강박장애와 더불어 틱 장애와 같이 강박행동이 주요 증상으로 나타나는 다른 질병에도 그 치료법 또는 치료제 개발에 활용될 것으로 기대한다”고 이번 연구의 의의를 밝혔다. ▲ 그림 2. 편도체-선조체 회로의 장기적 활성이 지속적인 강박행동을 유발함을 확인
글로벌 전역에 걸쳐 기업의 환경, 사회, 지배구조를 뜻하는 ESG(Environmental, Social and Corporate Governance) 경영에 대한 영향력이 확대되고 있는 가운데, 지난 11월 28일부터 30일까지 사흘간 고려대학교 하나스퀘어에서 전 세계 ESG 전문가 및 실무자가 참여하는 ‘제6회 ESG 경영과 지속가능성 국제 컨퍼런스(6th Global Conference: ESG Management & Sustainability)가 개최됐다. 고려대학교 ESG 연구원이 국제ESG협회 및 환태평양대학협회와 공동으로 주최하는 ‘제6회 ESG 경영과 지속가능성 국제 컨퍼런스’에서는 ESG 이슈의 올바른 대처와 그 이후의 지속가능성에 대한 심도 있는 논의를 통해 ESG 전반에 걸친 발전적인 담론의 장이 마련됐다. 대회장을 맡은 고려대 ESG 연구원 이재혁 원장과 옥용식 고려대 환경생태공학부 교수는 개회사를 통해 “한국기업들은 ESG 관련 기존 규칙을 단순히 따르는 수동적 입장에서 벗어나 새로운 규칙을 제정하는 데 더욱 적극적 역할을 해야 한다”라고 강조하였다. 세계자연보전연맹(IUCN) 브루노 오벌 사무총장은 개회식 기조강연에서 "빠른 자원 고갈과 생물다양성의 감소를 막기 위해서는 기업 경영 과정에 있어 높은 신뢰도의 환경자료와 함께 의사결정에서의 투명성이 반드시 필요하다”라고 강조해 참석자들의 눈길을 끌었다. 옥용식 교수를 중심으로 브루노 오벌 IUCN 사무총장, 윤종수 IUCN 한국위원회 회장, 조유라 국제ESG협회 이사, 김찬우 전 외교부 기후변화대사 등이 함께한 라운드 테이블에서 토론자들은 “기업이 생물다양성에 미치는 영향과 위험의 정기적 확인과 관리, 정확한 정보전달의 중요성은 계속 강조되어 왔다”라며 “전지구적 식물다양성 전략계획인 쿤밍-몬트리올 협약처럼 환경이 정책과 법에 미치는 영향력이 더욱 커질 것”이라고 분석했다. ESG에 대한 높은 관심에 힘입어 세계적인 석학과 전문가, 기업인 등 총 30개국에서 377명(해외 122명)이 참석한 컨퍼런스 첫째 날에는 △ESG 전반 △기후변화·생물다양성 △폐기물·플라스틱 등 총 18개의 세션이 다뤄졌고, 둘째 날인 29일부터는 한국·일본·중국 특별세션과 환태평양대학협회 프로그램이 병행하여 진행됐다. 컨퍼런스 마지막 날인 30일에는 옥용식 교수가 좌장으로으로 세계적인 권위를 자랑하는 과학저널 네이처(Nature)의 편집장과 대담을 나눌 수 있는 세션도 마련되어 참석자들의 높은 호응을 불러일으켰다. ▲기업의 지속가능성 위해서는 경영과정 및 기술개발에 대한 혁신 필요 첫째날 유연철 유엔글로벌콤팩트 한국협회 사무총장과 이재혁 고려대학교 경영대학 교수 겸 국제ESG협회 회장이 좌장을 맡아 진행된 'ESG 경영을 위한 글로벌 추세와 전망' 세션에서 이재혁 교수는 “대부분의 한국 기업들은 ESG 트렌드를 늦은 시기에 압축적으로 따라가기 시작했다”라고 언급하면서, “ESG 전략을 수립하고 실행하는 과정에서 무엇보다도 ESG의 본질에 대한 정확한 이해가 선행되어야 한다”고 지적했다. 이 교수는 이어 “향후 발생가능한 ESG 관련 주요 이슈들을 사전에 파악하고 준비하는 것이 더욱 중요해지고 있다”라고 강조하면서 여러가지 대응방안을 제시하였고 “앞으로 ESG 세 분야 중 특히 ‘E’분야의 중요성이 커질 것이고, 그런 과정에서 그린 워싱을 막기 위한 규제 또한 증가할 것이다”라고 전망했다. 이와 함께 미국 스탠포드대학교 지속가능대학 윌리엄 미치 교수는 “전 세계 410개 강 유역 중 90%가 전체 유량의 40% 이상이 사용되는 상태에 놓여 있다”라며 “이러한 추세라면 오는 2050년 전 세계 인구의 25%가 물이 부족한 지역에 살 것이다”라며 물 부족 문제의 심각성을 강조했다. 미치 교수는 이어 2017년 인도의 펩시 공장이 물 사용량의 75%를 줄이도록 정부로부터 권고 받은 예시와 함께 “미국 캘리포니아 주 법적에서는 가뭄 시기에 물의 사용권을 기업보다 도시에 우선권이 있다고 명시하고 있다. 즉 물 부족이 기업활동을 완전히 중단시킬 가능성이 있다는 것이다”라고 경고하기도 했다. 마치 교수는 기업 외부 문제의 대처법과 관련해 “과거에는 초기비용 때문에 무시되었지만, 이제는 기준에 맞추기 위해 투자하지 않으면 안 된다”라며 기업과 대학간의 협업연구를 통한 새로운 기술 개발에 대한 필요성을 언급했으며, “지방자치단체와의 협업을 통해 공장부지를 선정하고. 정화시설에 대한 비용 분담을 진행해야 한다. 상품 원료의 생산과정까지 거슬러 올라가 물 사용량을 살펴봐야 한다”라고 제시하기도 했다. ▲생물다양성 감소, 지속가능성의 근본을 위협할 수 있어… 이어 발표자로 나선 캐나다 앨버타대학교 스콧 창 교수는 “생물다양성의 감소는 생태계 기능의 붕괴뿐만 아니라 상품과 서비스의 제공도 중지시킨다”라며 “캐나다에서 나무 종의 균등도는 토양 유기물의 비율을 42%까지 증가시켰고, 기능적 다양성은 무기질의 비율을 50%까지 증가시켰다”고 최근 네이처에 출판한 연구논문의 결과를 상세히 설명하였다. 창 교수는 이어 “다양한 토양의 종류는 인이 완전히 사용될 가능성을 늘려 토양에서 하천이나 바다로의 인 유출을 줄인다. 다양한 종이 서식할 때 인의 사용률은 한 종만 재배할 때보다 상대적으로 높다”라며 “기후 변화와 생물다양성의 감소는 생태계 조절기능을 떨어트려 우리가 이용할 수 없을 정도까지 악화될 것이다”라고 경고했다. 광물 분야 최고 권위 국제학회 ISTEB 학회 링클레베 회장은 “토양은 생물의 번성, 천연자원의 저장, 건설의 기반 등 인간에 직접적 영향을 미치며, 생태학적 가치와 경제적 가치를 동시에 가진다”라며 “유럽은 30만개에서 150만개에 달하는 오염 부지를 갖고 있고, 이를 정화하는 데에는 약 800~1200억 유로가 필요하다고 추정된다. 이에 따라 환경에 악영향을 주는 기업 각각의 제품과 활동에 값을 매기기 위한 정치적 구조의 변화가 필요하다”라고 역설했다. 이번 컨퍼런스는 고려대학교와 함께 환태평양대학협회 지속가능한 폐기물관리 프로그램 및 국제ESG협회가 공동 주관한 여섯 번째 국제 행사로, 2023년에는 싱가포르에 이어 대한민국에서 개최되었으며, 2024년에는 인도네시아, 호주 등에서 ESG 경영과 지속가능성을 주제로 국제 컨퍼런스가 개최될 예정이다.
임상용 배아줄기세포에서 최고 수율 도파민 세포 생산 성공 파킨슨병 세포치료제 개발을 위한 대규모 전임상 동물 시험서 안전성, 유효성 확보 줄기세포 분야 최상위 저널 Cell Stem Cell (IF=23.9)에 게재 배아줄기세포에서 분화 제조된 고수율 임상등급 도파민 신경 세포의 안전성과 유효성이 대규모 동물 시험서 확보되어 파킨슨병 세포치료제를 실용화할 길이 열렸다. 본교 생명공학부 김대성 교수(공동교신저자)는 연구총괄책임자인 연세대 의대 생리학교실 김동욱 교수와 생명공학기업 ㈜에스바이오메딕스와의 공동연구로 임상용 배아줄기세포에서 세계 최고 수준의 고수율 도파민 세포 대량 생산법을 개발하고, 이를 이용한 대규모 전임상 동물 시험에서 유효성과 안전성을 증명했다. 이 연구결과를 기반으로 올해 1월 식품의약품안전처로부터 임상 1/2A상 허가를 받아 본격적인 임상시혐에 돌입하였다. 이번 연구 결과는 줄기세포 분야 최고권위의 저널인 셀 스템 셀(Cell Stem Cell) 12월 11일자 온라인판에 공개되었다. 연구 요약(Graphical Abstract) (출처: Cell Stem Cell (2024) 31:1)
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