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2015년, KAIST,를 빛낸 연구 성과를 소개합니다(1)
기술경영학과, EEWS대학원, 화학과, 생명과학과
[414호] 2015년 12월 01일 (화) 권민성, 심혜린, 이승호 기자 bnt2080@kaist.ac.kr

[기술경영학과]
기술경영학과에서는 송찬후 교수와 한승헌 교수 공동 연구팀이 기업 범죄가 주식 시장에 미치는 영향에 대해 연구했다. 이번 연구는 지난 6월 4일, <저널 오브 비즈니스 에틱스(Journal of Business Ethics)>에 게재되었다.
연구팀은 기업의 형태나 범죄의 유형에 따라 우리나라의 주식 시장이 기업 범죄에 어떻게 반응하는지 조사했다. 먼저, 범죄가 화이트 칼라 범죄일 경우와 일반적인 범죄일 경우 주식 시장의 반응을 비교했다. 화이트 칼라 범죄(white-collar crime)란 직무상의 지위를 이용하여 직무과정에서 범하는 범죄를 말한다. 연구 결과 기업 범죄가 화이트 칼라 범죄일 경우 그렇지 않을 때보다 기업에 주가에 더 악영향을 크게 주는 것으로 드러났다.
그 외에도 기업이 금융계 산업일 경우와 제조업일 경우, 재벌 기업일 경우와 그렇지 않을 경우 등 다양한 요인이 기업 범죄에 대한 주식 시장의 반응에 미치는 영향을 조사했다. 각각 기업이 금융계 산업일 때와 재벌 기업이 아닐 때 기업 범죄가 드러남에 따른 주가 하락이 큰 것으로 나타났다.
조사를 통해 연구팀은 우리나라의 주식 시장이 범죄를 저지른 기업에 부정적인 반응을 보인다는 것을 확인했다. 이번 연구는 다른 연구에 비해 기업 범죄의 많은 유형을 고려했다는 점에서 차별성을 가진다.

[EEWS대학원]
EEWS대학원 정성윤 교수팀이 리튬 전지의 양극 재료에서 일어나는 오더링 현상이 일어나는 과정을 관측했다. 이는 지난 6월 26일 자 <앙케반테 케미(Angewandte Chemie)>에 게재되었다.
리튬 이온 전지에는 Li, Mn, Ni로 이루어진 산화물을 사용한다. 여태껏 관련 업계에서는 리튬 이온 전지에 쓰이는 산화물 내에서 오더링 현상이 일어날 경우 전지의 성능이 어떻게 변할지에 대해 의견이 분분했다. 오더링(ordering) 현상이란 산화물 온도를 낮출 때 이를 구성하는 이온의 배치가 바뀌어 같은 이온끼리 배열되는 현상이다. 따라서 오더링 현상이 일어나면 산화물의 물성이 완전히 바뀔 수 있어, 오더링 현상이 나타난 전지와 나타나지 않은 전지의 성능이 달라진다.
결정 화학자들 사이에서도 오더링 현상은 주요 연구 과제 중 하나였다. 산화물 온도를 낮추면 오더링 현상이 나타나는 것은 잘 알려진 사실이다. 하지만 이전에는 크기가 원자 정도인 물질을 고온에서 관측하는 기술이 없어 어떤 중간 과정을 거치는지에 대해서는 밝혀진 바가 없었다.
정 교수팀은 원자 수준의 물질을 관측 가능한 HREM(High Resolution transmission Electron Microscopy)과 한국원자력연구원의 고온 XRD(X-Ray Diffraction) 장비로 오더링 현상을 관측했다. 이를 통해 정 교수팀은 산화물 내에서 오더링 현상이 일어나기 전에 결함(defect)이라는 빈자리가 형성된다는 것을 발견했다. 또한, 오더링 현상은 전지 일부에서 항상 일어나므로, 전지 전체에 오더링 현상이 일어나거나 혹은 일어나지 않을 것이라 가정한 이전 연구의 초점이 잘못되었다는 점 또한 밝혔다.

[화학과]
화학과 이효철 교수팀이 원자 사이에 결합이 생성돼 분자를 형성하는 순간을 관측하는 데 성공했다. 이번 연구 결과는 지난 2월 18일 <네이처(Nature)>에 게재됐다.
이 교수팀은 지난 2005년 분자결합이 끊어지는 순간을 관측하는 데 성공했다. 하지만 분자결합의 형성은 결합이 끊어지는 것보다 관측하기 어렵다. 결합의 끊김은 분자에 레이저로 자극을 가하는 동시에 시작되지만, 결합의 형성은 서로 떨어져 있는 원자끼리 모여 결합을 이뤄야 하므로 반응이 시작되는 시각을 알 수 없기 때문이다. 또한, 원자는 크기가 작고 움직임이 빨라 원자가 결합을 이루는 순간을 관측할 방법을 찾기도 어려웠다.
원자를 관찰하기 위해서는 원자의 크기보다 짧은 파장의 빛을 원자의 이동 속도보다 짧은 시간 동안 비추어야 한다. 이 교수팀은 금 삼합체와 4세대 입자가속기인 X선 자유전자 레이저(XFEL)를 통해 얻은 fs X선 펄스로 이러한 문제를 해결했다. 금 삼합체[Au(CN)2-]3는 금 원자단 3개가 판 데르 발스 인력에 의해 모여 형성된다. 금 삼합체를 레이저로 자극하면 세 개의 원자 사이에서 결합이 시작된다. 따라서 금 삼합체를 이용하면 쉽게 결합을 형성하고 그 위치를 파악할 수 있다. 이 교수팀은 주기가 fs(10-15초)인 X선 펄스로 금 삼합체의 X선 회절 이미지를 얻은 후 이를 분석해 금 삼합체 내부의 결합 형성 과정을 관측했다.
이번 연구는 결합의 끊김을 관측했던 이전 연구에 이어 결합 형성을 관측함으로써 화학결합의 시작과 끝을 관측했다는 데에 큰 의의를 가진다. 향후 이 교수팀은 이번 연구에 사용한 fs X선 회절법을 단백질의 탄생 순간과 구조 변화 연구에 응용할 계획이다.

[생명과학과]
생명과학과 허원도 교수팀이 빛을 이용해 살아 있는 생물의 세포 내 칼슘이온 농도를 조절하는 방법을 개발했다. 이번 연구 결과는 <네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)>의 10월호 표지 논문으로 선정되었다.
칼슘이온은 세포 내 다양한 기능에 관여하는 핵심 물질이다. 세포 내 칼슘이온의 부족은 다양한 질환으로 이어질 수 있어, 칼슘이온의 농도를 일정하게 유지해야 한다. 기존에는 화학 물질을 이용해 세포막의 칼슘 채널을 열어 세포 내 칼슘 농도를 조절했다. 하지만 이 방법은 약물에 의해 열린 채널을 다시 닫을 수 없고, 영향을 받는 범위가 너무 넓다는 문제가 있다. 이에 허 교수팀은 빛을 받으면 구조가 변하는 식물의 광수용체 단백질을 칼슘채널 개폐에 관여하는 인간 단백질인 STIM1과 융합해 빛에 반응하는 OptoSTIM1을 만들었다.
OptoSTIM1은 청색 빛을 받으면 활성화돼 세포막의 칼슘 채널을 연다. 허 교수팀은 암세포, 줄기세포, 지브라피쉬 등에서 빛에 의한 칼슘이온 유입을 유도하는 데 성공했다. 또한, OptoSTIM1을 지닌 바이러스를 쥐의 뇌 부위 중 학습력과 기억력을 담당하는 해마(hippocampus)에 감염시킨 후 쥐의 뇌를 빛으로 자극하였다. 그 결과 뇌세포의 신경전달이 활성화되면서 쥐의 기억력이 2배 강화되는 것을 확인했다.
이번 연구는 기존 방식보다 효율이 높으며, 특정 부위의 칼슘이온 농도를 가역적으로 정량 조절할 수 있는 기술을 개발했다는 점에서 의의가 크다. 또한, 이번 기술은 칼슘이온 관련 질환을 치료하는 실마리를 제공하고 칼슘이온 농도에 영향을 미치는 물질을 찾아내는 신약 후보 물질 발굴에도 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

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