아주대학교

응용화학생명공학과

모바일 메뉴 열기
 
응용화학생명공학과 응용화학생명공학과

아주대학교

응용화학생명공학과

Department of Applied Chemistry & Biological Engineering

더보기

응용화학생명공학과 커뮤니티

아주대학교 응용화학생명공학과의 새로운 소식입니다.
기계 이진우 교수팀, 딥러닝 활용 새로운 소음기 설계기법 개발

아주뉴스

기계 이진우 교수팀, 딥러닝 활용 새로운 소음기 설계기법 개발

- 음향학이나 최적화 전문 지식 없이도 소음기 설계 가능 - <인터내셔널 저널 오브 메케니컬 사이언스> 게재 우리 학교 기계공학과 이진우 교수팀이 AI 딥러닝 기술을 활용해 혁신적 소음기 설계 기법을 개발했다. 새로운 설계 기법을 활용하면 음향학이나 최적화에 대한 전문 지식 없이도 소음기를 설계할 수 있어, 산업 현장의 소음 저감에 널리 응용될 수 있을 전망이다. 해당 내용은 ‘딥러닝 기반 최적 반사형 소음기의 생성적 설계(Deep-learning-based generative design for optimal reactive silencers)’라는 제목으로 기계공학 분야 저명 학술지 <인터내셔널 저널 오브 메케니컬 사이언스(International Journal of Mechanical Sciences(JCR, MECHANICS 부분 상위 2.6%)> 12월호에 게재됐다. 이번 연구에는 기계공학과 이진우 교수(위 사진 왼쪽)가 교신저자로, 안병현 박사(현 HD현대일렉트릭, 위 사진 오른쪽)가 제1저자로 참여했다. 소음기란 자동차와 가전제품, 전차, 플랜트 등에서 발생하는 덕트 소음(배관을 통해 토출되는 소음)을 줄이기 위해 이용되는 음향 장치다. 소음기는 내부 구조에 따라 줄일 수 있는 소음 주파수 대역이 달라진다. 이에 소음기 내부 구조의 최적 설계를 위해서는 음향학뿐만 아니라 최적화에 대한 올바른 이해와 적용 능력이 필요하다. 그러나 실제 산업 현장에서는 시간적 여유와 연구 역량이 부족해 많은 어려움을 겪고 있다. 이진우 교수 연구팀은 이러한 점에 착안, 인공 지능(AI) 딥러닝 기술을 이용해 혁신적 소음기 설계 기법을 개발했다. 연구팀이 개발한 인공 지능 모델은 세 개의 하위 신경망으로 구성되어 있다. ▲변분 오토 인코더(VAE: Variation Auto-encoder) 기반 소음기 내부 구조 생성 모델 ▲합성곱 신경망(CNN: Convolutional Neural Network) 기반 소음기 성능 예측 모델 ▲오토 인코더(AE: Auto-encoder) 기반 소음 저감 특성 추출 모델이다. 연구팀은 제시한 소음기 설계 기법을 실제 소음기 설계 문제에 적용하고 실험으로 그 유효성을 입증했다. 이에 전기자동차 배터리 냉각 시스템과 냉장고·에어컨 등 냉난방 시스템의 덕트 소음을 줄일 수 있는 소음기 설계에 유용하게 활용될 수 있을 전망이다. 이진우 교수는 “이번 연구 성과를 활용하면 산업 현장에서 실무자와 연구자들이 큰 어려움 없이 목표 소음 주파수 대역에서 소음을 대폭 줄일 수 있는 다양한 소음기를 설계할 수 있을 것”이라고 설명했다. 이번 연구는 한국연구재단 개인 기초 연구 사업-중견 연구 과제의 지원을 받아 수행됐다. 이진우 교수 연구팀은 앞으로도 인공지능 기반 음향·진동 해석과 설계에 관한 후속 연구를 꾸준히 이어갈 예정이다. 이번 연구에서 개발한 소음기 설계 기법을 6단계로 간단히 정리한 그림 이진우 교수팀이 새로 개발한 기법으로 최적 설계한 소음기 내부 구조와 성능 정검: 목표 주파수 대역에서 설계한 소음기의 소음 저감 성능(TL: Transmission loss)을 잘 예측한 것을 알 수 있다 (이미지 출처: International Journal of Mechanical Sciences)
약대 이봉진 학장팀, 내성 슈퍼 박테리아 퇴치 위한 新원리 규명

아주뉴스

약대 이봉진 학장팀, 내성 슈퍼 박테리아 퇴치 위한 新원리 규명

우리 학교 약학대학 이봉진 학장 연구팀이 내성 슈퍼 박테리아를 퇴치할 수 있는 새로운 원리를 규명해냈다. 이봉진 학장은 법정 감염병인 레지오넬라증을 유발하는 레지오넬라균의 새로운 자살 매커니즘을 규명했다고 밝혔다. 해당 내용은 ‘레지오넬라 뉴포밀라의 HEPN–MNT 독소-항독소 시스템의 독특한 메커니즘에 대한 구조적 통찰(Structural insight into the distinct regulatory mechanism of the HEPN–MNT toxin–antitoxin system in Legionella pneumophila)’이라는 제목으로 <네이쳐 커뮤니케이션스(Nature communications)> 11월호에 실렸다. 숙명여대 김도희 교수, 서울대 한병우 교수가 연구에 함께 참여했다. 레지오넬라균은 수인성(水因性) 질환을 유발하는 병원균이다. 수인성 질환은 병원성 미생물이 물을 통해 전파됨으로써 발생하는 질병이다. 레지오넬라균이 유발하는 레지오넬라증은 폐렴과 유사한 증상을 보여 항생제 치료가 필요하다. 그러나 대부분의 새로운 항생제들은 항생제 내성균인 슈퍼 박테리아에 취약하다. 세계보건기구(WHO)는 슈퍼 박테리아를 인류 보건 건강의 ‘10대 위협’ 중 하나로 발표한 바 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해서는 새로운 기전의 항생제 개발이 필요하다. 아주대 연구팀은 병원균에 내재한 독소 단백질의 제어를 방해해 세포 자살을 유도하는 기작을 토대로 항생제의 새로운 기전을 고안했다. 연구팀은 이를 위해 독소-항독소 단백질 연구를 수행했다. 연구팀은 레지오넬라균 유래의 제7 독소-항독소 유형인 HEPN-MNT 단백질의 새로운 작용기전을 규명해냈다. 독소 단백질이 사량체 형성을 통해 스스로 자기 억제 기전을 가지며, 항독소 단백질이 어떠한 방법으로 독소 단백질을 제어하는 지를 밝혀낸 것. 레지오넬라균 유래의 독소 단백질 HEPN과 항독소 단백질 MNT를 고순도로 다량 정제, 고품질의 결정을 성장시킨 뒤 포항방사광가속기의 X-선을 활용해 단백질의 3차원 구조를 해석하는 과정을 통해 밝혀낸 성과다. 이봉진 학장은 “새로운 작용기전은 내성 유발이라는 약점 없이 병원균의 자살을 유도한다는 점에서 완전히 다른 신규 항생제 개발을 가능케 할 것”이라고 설명했다. 이어 “단백질의 구조생물학적 연구를 통해 새로운 항생제 개발의 포문을 연 셈”이라며 “생명과학 분야에 중요한 정보를 제공함은 물론, 인체 병원균의 생존 기작과 감염 후 기작 등에 대한 후속 연구 진행에 밑바탕이 될 수 있을 것으로 기대한다”라고 덧붙였다. 연구팀은 전 세계에서 5개국만이 보유하고 있는 포항 4세대 방사광가속기를 활용해 실온 상태에서 약물이 결합된 단백질을 연구하고, 항생제 개발도 병행한다는 계획이다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(기본연구)의 지원으로 수행됐다. HEPN-MNT 독소-항독소 시스템의 새로운 작용 기전의 모식도(자료 출처 : Nature communications)
파란학기 참여 '버추얼 VR팀', 마이크로소프트 상금 기부

아주뉴스

파란학기 참여 '버추얼 VR팀', 마이크로소프트 상금 기부

2024년 2학기 ‘파란학기제-아주 도전학기 프로그램’에 참여한 ‘버추얼 VR팀’이 글로벌 기업 마이크로소프트에서 받은 상금 중 일부인 100만원을 <파란학기제 발전기금>으로 학교에 기부했다. 사이버보안학과 학생 3인으로 구성된 ‘버추얼 VR팀(지도교수 손태식)’은 이번 파란학기제에서 <Windows 클라우드 환경에서의 가상화 소프트웨어 취약점 분석> 프로젝트를 수행했다. 김동준·김종성·백규민 학생(사이버보안 20학번)이 그 주인공으로, 이번 도전과제를 통해 총 4건의 소프트웨어 취약점을 발견했다. 마이크로소프트(Microsoft)는 상시 신고포상제(Bug Bounty)를 운영하면서, 보안 취약점을 제보받고 있다. 아주대 학생들은 Windows 운영체제의 취약점을 찾고, 제보하는 ‘마이크로소프트 윈도우즈 인사이더 프리뷰(Microsoft Windows Insider Preview)’ 부문에 참여했다. 우리 학교 학생들은 Windows 운영체제의 취약점이 사이버 세계에서 악용될 수 있다는 것을 증명해내 이 부문 최대 포상금 2만 달러를 받았다. ‘버추얼 VR팀’은 지난 주 열린 <파란학기제 성과발표회>에서 Zero to One상을 수상하기도 했다. 이 팀 학생들은 “파란학기를 통해 주도적으로 프로젝트를 진행하며, 도전적 경험을 쌓을 수 있었다”라며 “더 많은 후배들이 이러한 기회를 누릴 수 있었으면 하는 바람으로 기부를 하게 됐다”라고 전했다. 학교는 이번 기부금을 2025학년도 파란학기제 우수 프로젝트 발굴과 시상에 활용할 계획이다.