1.1 교육연구단장의 교육·연구·행정 역량

<표 1-1> 평가 대상 기간(2020.9.1.-2023.2.28.) 내 교육연구단장 변경 현황 (내용보기)

▇ 교육연구단장의 연구역량과 교육·행정 성과 및 역량

지난 23년간 바이오의료헬스케어용 마이크로나노광학소자 원천기술을 개발 중임. 의료내시경용 차세대 카메라와 현미경 개발과 플라즈모닉 나노바이오광학소자개발 분야에서 국제저명학술지(Science, Adv. Mat. ACS Nano, PNAS, Nature Commun. Nano Letters, Small, Light: S&A)등에 96편 논문게재와 173 건의 국내외 특허출원을 통해 원천기술을 확보하였음. 2020-2022년 최근연구성과로 '치매 물질' 광학검출 기술 (Nature Comms), `초고속 광열 PCR 검사 (ACS Nano)’등의 최우수논문을 지속적으로 발표함. SPIE Photonics West (최대의료광학영상학회) 와 IEEE Photonics Optical MEMS and Nanophotonics, MicroTAS를 포함하여 국내외 학술대회 378 편을 발표하였고, 180여회 이상의 국내외 초청강연을 발표하였으며, 바이오포토닉스분야 초소형광학소자개발 분야에서 국제적 선도연구그룹으로서 인정받고 있음 (Google Scholar h-index: 37, 총 인용회수: 4,955회, 2023.04 기준).

주요 연구과제 수행실적으로 중견(도약)연구자사업(2010-2015, 2016-2021, 2021-2023), 나노소재기술개발사업 (총 50억 총괄 2011-2016), 보건복지부 첨단의료기기사업(총 48억 총괄책임, 2013-2018), 삼성미래기술센터과제 (총 15억 총괄, 2014-2020)를 성공적으로 수행하였고, 현재 코로나대응 과학기술 뉴딜사업(15억, 2020-2022), 범부처전주기의료기기연구개발사업-미래융합핵심기술(2020-2022), 나노소재기술개발사업 (총 30억 총괄 2021-2024)등을 수행 중임. 또한, 이런 연구성과의 기술상용화를 위해 생체인식센서 스타트업인 ㈜리얼아이덴티티, 생체현미경 스타트업인 ㈜브이픽스메디칼, 곤충눈카메라 스타트업 ㈜마이크로픽스를 공동창업하였고, IOT 헨드헬드분광기술을 개발하고 있는 ㈜파이퀀트 등 최고기술고문을 역임하며, 오상헬스케어, ㈜ 마이크로픽스 등 총 6건의 기술이전을 통해 적극적인 기술사업화를 활발히 진행하고 있음. 또한, 삼성전자/LG전자를 비롯한 중소기업, 스타트업 회사들과 함께 기업현안 해결을 위한 다양한 산학협력과제를 수행하여 차세대 바이오의료기기 산업발전에 크게 기여하고 있음.

2006년 부임이후 ‘바이오포토닉스’ 대학원 교과목 개설 및 운영을 통해 광학과 바이오의료의 융합교육에 집중하고 있으며, 또한, 학부 3학년을 위한 ‘생체역학’ 교과목 개설 및 운영, 신입생 및 타전공자를 위한 ‘바이오공학의 이해’ 및 ‘새내기세미나’ 교과목 개설 및 운영, 학부 3학년의 ‘바이오공학실험 II’전필교과목 개설 및 운영하였고, 과학저널리즘 및 미래전략대학원 교과목으로 나노기술교과목을 운영하며, 학부/대학원/타전공자를 위한 교내 바이오의료융합교육에 선도적인 역할을 담당하고 있음. 단장으로서 비접촉 바이오공학 실험실습 교과목 개설을 적극 지원함.

KAIST 바이오및뇌공학과 학과장(2019.03.01.-2022.01.31.)을 역임하며, 집단연구, 교육, 국제협력과 행정분야에서 신사업을 적극적으로 발굴하고 추진하였음. 한국연구재단 선도연구센터(ERC, BRL)사업, 산업기술통상자원부 알케미스트 사업, 산학연구센터유치(LG전자 디지털헬스, 한샘미래헬스케어센터)에 과교수들이 참여하는 대형과제 유치를 위한 노력을 적극 장려하였으며, 온라인교육환경구축을 위한 원격수업시설 구축, 웨비나형태의 학과 정기세미나 개최, 차세대 학부실험실습교과목 인 VR기반 바이오공학실험실습실 구축 및 온라인/오프라인 실습콘텐츠 제작을 중점적으로 진행하였음. 또한, 국제협력강화를 위해 스위스 ETH, 싱가폴 NUS, 미국 보스톤지역 대학등을 학과교수들과 함께 현지대학방문 또는 온라인 국제워크샵과 MOU를 체결하며, 국제공동연구 및 학생교류를 장려하였다. 행정혁신을 위해 교원 승진/재임용/연봉제평가등 인사절차 개선, 매년 과교수 연봉제평가, 적극적인 신임교원 충원을 진행하여 여성 및 외국인 교원 비율을 향상시켜 교육연구단의 목표에 맞게 학과운영을 적극적으로 추진하였음.

1.2 대학원 학과(부) 소속 전체 교수 및 참여연구진

<표 1-2> 대학원 학과(부) 소속 전체 교수 및 참여교수 현황 (내용보기)

1.3 교육연구단 대학원 학과(부) 현황  (내용보기)

<표 1-3> 교육연구단 참여교수 현황

<표 1-4> 교육연구단 참여교수 변동 현황

<표 1-5> 평가 대상 기간(2020.9.1.-2023.2.28.) 내 교육연구단 참여교수 변동 내역

<표 1-6> 교육연구단 평균 참여대학원생 현황

<표 1-7> 평가 대상 기간(2020.9.1.-2023.2.28.) 내 교육연구단 외국인 참여대학원생 현황

2. 교육연구단의 비전 및 목표

2.1 교육연구단의 비전 및 목표 달성도

■ 교육연구단의 비전

본 교육연구단의 비전은 더 나은 인간의 삶을 위한 혁신적인 바이오융합 지식과 기술의 창조 (Human Powered Healthcare)으로서 교육/연구/기술사업화/국제화 혁신을 통해 바이오공학 글로벌 인재 양성을 목표로 함.

생명과학/의과학과 공학의 융합을 통해 전세계 바이오공학 분야에서 기술혁신과 관련 산업을 주도할 수 있는 글로벌 바이오공학 리더로서, 융합학문 추구를 통해 길러진 유연한 사고를 바탕으로 문제해결에 머물지 않고 중요한 문제를 새롭게 도출할 능력을 갖춘 “유연한 문제도출형 글로벌 바이오공학 인재”양성을 지향함.

이를 위하여 인체 및 질환에 대한 이해와 공학기술의 접목을 통하여 기초과학과 공학기술의 연계성 및 응용성을 강조하는 학제적 교육과정을 개발하고 기초 학문의 토대 위에 다학제적 지식을 겸비한 바이오정보, 바이오나노/마이크로시스템, 바이오이미징, 뇌신경공학 분야의 국제적 역량을 갖춘 창의적 글로벌 인재를 추구함.

■ 교육역량 실적 요약

문제해결에 머물지 않고 중요한 문제를 새롭게 도출할 능력을 갖춘 유연한 문제도출형 인재를 양성하는 것을 목표로 교육 실현을 위해 “Broad Generality”와 “Deep Specialty”를 갖는 T자형 교육철학을 바탕으로 개념융합형, 문제도출형 다학제 교육을 실현하였음.

인체 및 질환에 대한 이해와 융복합기술 접목을 통하여 과학/의학 및 공학 기술 사이의 연계성 및 응용성을 강조하는 학제적 교육과정을 개발하고, 기초 학문의 토대 위에 다학제적 지식을 겸비한 바이오공학 인재를 키워내는 커리큘럼을 제공하였음. 커리큘럼은 크게 의학 및 생물학, 바이오정보학/시스템생물학 (Bioinformatics/Systems Biology), 바이오전자 (Bioelectronics), 바이오나노/마이크로시스템 (BioNano/MEMS), 뇌/신경공학 (Neural Engineering) 및 바이오이미징 (Biomedical Imaging) 관련 과목들을 제공하였음.

또한, 바이오기술에 바탕을 둔 전자, 전산, 나노 등의 다학제 분야가 유기적으로 통합되고 (integrated), 바이오의료 분야의 학문과 기술의 급속한 발전 속도에 유연하게 적응 가능하며 (flexible), 글로벌 학계와 산업계의 수요에 발맞춘 실질적인 (practical) 교육 프로그램을 제공하였음.

해외 협약기관과 해외 겸직교수의 연구실에 학생을 파견하여 국제화 교육을 수행하였음. 공동연구수행과 현지 과목을 수강하게 하고 학점을 인정함으로써, 졸업생들이 이를 통해 자연스럽게 국제적 감각 및 소양을 갖게 되어 국제적인 리더가 될 수 있도록 유도하였음.

최신 바이오공학 특강 교과목 총 11개 교과목 신설: 최신 연구동향을 반영한 교과목 개발 및 강의운영: 바이오 분야의 최신 동향에 대한 소개와 이에 대한 교과목 개발을 위하여 BiS800 Special Lectures in Bio & Brain Engineering 교과목 시리즈를 운영하며 매학기 2~3개의 신설교과목(사업기간 내 총 11개 교과목)을 신설하여 운영함. 특히, Education 4.0, STAR-MOOC, Flipped Learning 등 미래교수법에 필요한 교육 인프라를 활용하여 새롭고 혁신적인 강의 교습법 개발과 융합교육을 위한 창의적 교육환경을 구축하여, 대학원 강의의 질적 수준 향상 및 바이오공학 분야 최신 지식의 사회적 보급에 기여하였음.

산학연병인스퍼레이션 강연시리즈 총 8회 운영: 바이오-의료 융합분야는 매우 빠른 속도로 발전하고 있고 새로운 신기술의 도입이나 과학적/공학적 발견의 도래 등은 기존의 교과목 체계에서 수용하기가 어려우므로, ‘산학연병 인스퍼레이션 강연 시리즈’를 통하여, 급변하는 학계와 산업계의 수요에 발맞추어 유연하게 적응 가능한 교육을 제공 하였음. 또한 산학연 전문가, 국내 종합병원 MD 석학 초청 강연 및 런치 세미나를 통하여 헬스케어 산업 기술 동향을 파악하였음. 또한, 국가출연 연구소 (한국생명공학연구소 등)와 공동으로 교육 및 연구를 수행하였음. 21세기 생명의학 기반의 융합기술을 선도할 수 있는 의료공학 연구/교육자가 배출되어, 대학 연구소에서 활약할 수 있도록 유도하였음. 바이오니아 등 국내 바이오벤처 회사에서 현장 실습 교육을 실시하고 실무자들의 특강을 수강하도록 하였음. 융합기술의 지식 위에 산업조직력과 응용력, 창조력을 갖춘 연구자가 배출되어 융합산업을 리드하도록 유도하였음.

강의평가 및 우수강의상 시상: 과목별 강의 평가 결과와 종합적인 의견을 웹에서 즉시 볼 수 있도록 하여 피드백이 이루어지도록 하고 있으며, 학기말 뿐 아니라 중간 강의 평가를 시행하여 중간에 수강생들의 의견을 반영할 수 있도록 하였음. 매학기 우수 강의과목에 대한 우수 강의상 및 우수 조교상을 실시하였음. 또한, 강의평가 결과를 통보하여 교수법의 개선 유도 및 교원인사의 기초 자료로 활용하였음. 이런 결과를 바탕으로 매년 교과목 강의평가 평균은 4.42 점 (5점 만점기준)을 유지하였음.

대학원 학생선발 제도 개선: 대학원 입학전형은 1단계 서류심사 및 2단계 면접심사를 통해 이루어짐. 1단계 서류심사에서는 영어성적과 우수성 입증자료를 포함하는 제출 서류를 중심으로 최우수 과학기술자로서의 잠재력 및 장래성을 평가함. 또한, 2단계 면접심사에서는 전문성, 인성, 과외활동실적 등을 평가함. 면접심사위원은 지원자에 대한 면접실시 후 각 항목의 중요도 및 평가점수분포 등을 감안하여 면접심사평가서의 면접심사평가 점수란에 ‘1-10’점수 중 적합하다고 판단되는 점수를 부여한 후 서류점수 40% 와 면접 점수 60%를 산술적으로 합산하여 최종 평가함. 특히, 위원별 면접심사 종합평가점수는 최고점수와 최저점수 각각 하나씩을 제외하여 산술처리한 후 100을 곱하여 면접심사 최종평가점수를 산출하여, 학생선발의 객관성을 유지하였음.

대학원 학사관리 체계 개선: :체계적으로 확립된 입학전형, 지도교수 선정, 자격시험, 논문심사 위원회 구성, 학위수여 요건, 학석 및 석박연계과정 등을 통하여 우수한 학생을 확보하고 배출하는 효율적인 시스템을 운영하였음.

박사학위 졸업요건 강화: 각 해당전공분야에서 인정하는 우수 국제학술지 (전체 SCI급 저널 중 해당분야에서 상위 10% 안에 드는 학술지)에 주저자 (제 1저자 혹은 교신저자)로 참여하거나, 그에 상응하는 연구업적을 발표한 자나 특별한 사유가 인정되는 자에게 박사학위를 수여하도록 규정을 강화하였음.

학생들간의 세미나 시리즈 개최 (바이오퓨전세미나): 바이오 공학 분야의 빠른 발달 속도를 기존의 교과목 형식만으로 전달함에 한계가 있을 수 있기에, 각 분야의 선도 연구자를 초청한 세미나 혹은 본 교육연구단 소속 교수의 지도하에 학생들 간의 세미나를 매학기 매주 바이오퓨전세미나를 개최하여 최신 연구 기술을 교육으로 활용하였음. 매학기 약 60명의 학생들이 참석하며 기성 연구자의 학술대회와 같은 양식으로 세미나 세션을 진행하고 이어서 학생 패널을 중심으로 토의 세션을 진행하였음. 매학기 바이오 나노 소재, 바이오 전기전자, 바이오 이미징, 신경과학 등의 넓은 범위의 주제들을 10개 내외로 다루었으며, 생물과 공학의 접점이라는 큰 주제 안에서 학제 간 연구의 중요성과 기술적 발전 측면에서 심도 있는 토의를 진행하였음.

전문가초청 정기세미나 개최 (총 55회): 바이오정보/리더십, 뇌인지융합, 바이오나노. 바이오영상분야내 최고의 전문가를 초청하여, 총 55회의 세미나를 개최함. 학기 중 매주 수요일 본 교육연구단에서는 국내외 다양한 연구 분야의 선도 연구자들을 초청하여 세미나를 개최함으로, 급변하는 학계와 산업계의 수요에 발맞추어 유연하게 적응 가능한 교육을 제공하였음. 연사들의 세미나 발표주제는 본 교육연구단 대학원생들의 연구에 영감을 줄 수 있는 주제로 선정되었으며, 세미나 후 질의 응답시간으로 해당 연구분야의 세계적인 연구자와 학술적 토론을 할 기회를 가질 수 있었음. 세미나에는 모든 학생들이 참석가능하며, 평균 50명 이상의 학생들이 참가하여 연사와 토론의 기회를 지속적으로 마련하였음.

재학생 확보 및 졸업생 배출: KAIST 출신 학생뿐만 아닌 국내외 여러 대학의 바이오 융합분야에 관심있는 우수한 학부생들을 유치하고자 현재 다양한 대외 홍보 및 인턴쉽 교육 프로그램을 운영하며, 사업기간 동안 매학기 참여대학원생은 160 여명을 유지하고 있으며, 총 101명 (석사 8명, 박사 17명)의 졸업생을 배출하였음.

타대생 대상 대학원소개 인턴십 프로그램 운영: 2022 KAIST Bio&Brain Engineering TrYBBE 프로그램을 운영하며 타대학부생대상 동계연구인턴쉽프로그램 10명 선발하며 성공적으로 프로그램을 진행하였고, 매학기 인턴십프로그램을 실시할 예정임.

본교 학부생 대상 대학원 연구실 소개행사 개최: 본 학과의 학부생 대상 대학원을 소개할 수 있는 프로그램의 일환으로 시작되어 매년 운영되고 있는 Bio & Brain Night Open Lab 행사는 좋은 반응을 얻고 있으며 향후 이를 본 학과 뿐 아니라 타학과의 학부생들, 무학과 학생들 (KAIST 1학년)에게도 개방하여 우수한 대학원생을 확보를 위한 적극적인 노력을 수행 중임.

신입생 대상 바이오공학소개 교과목 운영: 무학과로 전원 입학하는 KAIST 1학년 학생들을 대상으로 개설되는 `바이오공학의 이해` 교과목을, KAIST가 자랑하는 온라인 동영상 강좌 및 오프라인 토의 시스템 (Edu3 교육시스템)을 토대로, 학과의 각 분야 교수들이 참여하여 바이오정보, 바이오전자, 바이오나노 분야를 신입생들에게 다양한 동영상 및 읽기 자료들을 통하여 소개하고, 흥미로운 자유토론 주제와 자료를 제시하여 학생들의 참여와 질의응답을 통한 교수진과의 상호작용을 유도하는 방향으로 운영하며, 2학년 학과진입을 유도하였음.

온라인매체를 통한 학과 및 연구실 홍보 강화: Facebook (http://www.facebook.com/kaistbioeng)을 통하여 학과의 여러 행사와 소식을 대내외적으로 공유하고 홍보하고 있으며, 젊은 층이 주로 사용하는 SNS를 적극 활용하여 교육연구단 홍보를 진행하였음. 학과 홈페이지 내 BBE ON 게시판 신설을 통해 연구실 소개를 통해 학과 및 연구실 홍보를 강화하였음.

학생생활 지원 및 개선: 생활적으로도 학생 간 소통을 위한 다양한 활동을 지원하였음: CA 간담회, 학년별 간담회, 국제의료기기박람회 탐방, 명랑운동회, 진입생환영회, 오리엔테이션 등 학생들이 편안하게 다양한 교육 활동을 수행할 수 있는 공간 (양분순 C-space, 정문술 테라스, 양분순 B-Space )등을 마련함.

참여대학원생 취(창)업 실적: 평가대상기간 동안 총 101명 (석사 84명, 박사 17명)의 졸업생을 배출하였고, 22년 2월과 8월 기준 취업대상자 총 22명 중 21명이 취업함 (취업률:95.4%). 삼성전자, 삼성리서치, 삼성바이오로직스, 삼성에피스등 대기업 연구소를 포함하여, 국내 대학교수 및 미국 NIH 박사후연구원등에 취업함.

연구학점제 운영: 자기주도적 연구 참여 활성화를 위해 연구 프로젝트 참여 및 연구성과를 체계적으로 교과 평가에 반영할 수 있는 연구학점 제도를 운영하였음. 현재 학과에서 운영되는 학위심사 제도(석사학위 심사, 박사자격시험, 박사학위 예비심사 및 최종심사)에서 박사학위 예비심사를 2년 이내에 통과하는 것을 필수사항으로 개편, 모든 참여 대학원생들이 학위과정 초반부터 한 가지 이상의 연구 프로젝트를 계획성을 가지고 주도적으로 수행하도록 동기를 부여하며 심사 피드백을 반영하였음. 특히, 예비심사에서 학위 논문 청구 심사 형식의 기초 슬라이드 발표를 진행함으로써 저년차부터 한가지 연구주제를 선정하여 체계화할 수 있도록 가이드 하였음. ○ 연구와 교과목의 연계 운영. 연구 교과목을 기반으로 발전시켜 관련 지식습득과 연구 진행이 긴밀하게 연결되도록 하였음. 연구의 결과물을 논문으로 작성하는 과정에서 요구되는 능력을 습득할 수 있는 교육과정을 운영하여 참여 대학원생들이 연구결과를 양질의 논문으로 완성하며 성공적으로 국내저널/국제저널/학회 등에 발표하도록 함.

연구 교류 프로그램 운영: 바이오퓨전세미나 등의 교과목을 운영함으로써, 두 가지 이상의 분야가 하나의 주제로 연결되어 새로운 해결책을 제시할 수 있는 방법을 모색하고 논의할 수 있는 기회를 제공하였음. 또한, 다양한 연구주제로 하는 심포지움을 개최하면서, 바이오정보/시스템생물, 바이오전자, 바이오나노/마이크로시스템, 뇌과학/신경공학, 바이오이미징 등 각 분야에서 국제적으로 명성있는 학자들을 초청하여 현장 또는 웨비나 형식의 세미나를 개최할 뿐 아니라 대학원생들이 연구주제를 전문가들과 토론할 수 있는 기회를 제공함으로써 연구경험을 청취하고 연구방법을 배움으로써 새로운 연구 시도를 할 수 있는 교육의 효과를 극대화하였음.

국제학회 논문 발표지원: COVID 19의 여파로 국제학회 참가활동이 제한되었었으나, 참여대학원대 대상으로 국제학회 참석을 지원하고 있으며, 최근 점차 국제학회참석이 늘어나고 있는 추세임.

산학연병(산업체-학교-연구소-병원) 인스퍼레이션 강연 시리즈 운영: 각 분야별 학과, 학교 내 교수 뿐 아니라 산업계 의료계 인사 등을 초청하여 바이오의료 여러 분야의 신기술과 관련 산업계 최신 동향 등을 지속적으로 습득할 수 있는 대학원 과정 강좌,‘산학연병 인스퍼레이션 강연 시리즈’를 운영하고, 공동연구 주제를 발굴하였음. 

바이오융합 IBN (IT-BT-NT) 펠로우십 운영: 생물학 및 의학과 정보, 전자, 나노 공학이 다학제적으로 융합된 바이오공학 분야에서 글로벌 바이오공학인재로서의 가능성이 높은 우수 박사후연구원을 총 9명 선발함.

바이오융복합 IBN 플레그쉽 프로젝트 운영: 신진연구인력의 안정적 학술 및 연구활동의 지속성을 위해 연구단 지원기간을 기본적으로 1년으로 하고, 추가지원이 필요한 경우 연장지원 하였음. 또한, 1-2차년도에는 참여교수에게 국제화경비 및 연구활동비(실험실습 재료비 등)를 지원함으로써 신진연구인력의 연구활동 환경을 조성하였음.

BIO-IT 국내/해외 허브 네트워크 강화: 국내 유수기관 및 해외 우수 인력을 IBN 펠로우십으로 유치하기 위해 국제 네트워크를 활용하는 네트워킹 프로그램을 운영하였음. 학과의 Bio-IT 국제화 네트워크를 적극 활용, 해외 유수대학의 최근 박사학위 수여자 초청 세미나 진행하고 공동연구주제를 발굴함. 또한, 학과 혁신 국제화 사업 (Healthcare/Brain+ G-Network 강화 사업)과 연계, MOU 체결관계에 있는 해외 BME 학과 및 해외 TOP 10 BME 글로벌대학 학과를 통해 우수 졸업생을 발굴하였고, TOP BME 연구그룹과 국제공동연구 활성화 및 신진연구자 간담회를 위한 국제공동워크샵을 개최함.

가상현실 기반 자기주도형 실험실습법 개발 (교육부 장관상 수상): 가상현실을 이용한 맞춤형 실험교육 개발 및 구현으로, 학생들은 비대면으로도 조교 없이 쉽게 실험을 배울 수 있으며, 가상현실을 통해 경험하지 못한 것들을 체험할 수 있는 실험교과목을 개발함 (박영균 교수). 학생이 원할 때 방문하여 실험을 수행할 수 있도록 하여 시간과 컨텐츠의 한계를 극복할 수 있으며, 4개의 다른 이론중심과목의 강의에 활용함으로써, 이론과 실험의 융합교육에 기여 하였고, 해당 실험교육법을 오픈카이스트 행사에 소개함으로써, 카이스트의 창의적 실험교육법을 일반에 홍보하였음. 본 교육법의 교내외 파급을 위해 책자 및 인터넷 플랫폼으로 출판 준비중임. 해당 교육실적은 2022년 교육부장관상을 수여함.

비전공자를 위한 전문도서 발간: 기존의 기술적인 부분을 중심으로 하는 인공지능 역사나 알고리즘 소개서와 달리 인간의 관점에서 7가지 모순적인 질문을 던지고 인공지능이 어떻게 푸는지 살펴본 전문도서 발간함 (이상완 교수). 특히 뇌과학자와 인공지능 엔지니어 양쪽 입장에서 비교하며 설명함으로 인간의 뇌와 인공지능의 근본적 생각방식이 얼마나 다른지 체감할 수 있으며, 인간만의 가지고 있는 고위수준 지능에 대해 생각해 볼 수 있는 기회를 제공함. 깊은 수학적 개념을 가지고 있지 않아도 전반적인 인공지능의 작동 방식에 대해 이해 할 수 있도록 한 점에서 학생들의 뇌기반 인공지능의 이해도를 높이는데 기여 하였음.

바이오메디컬 저전력 회로설계 특강: 국제 저명 학술대회인 IDEC에서 대학원생들을 대상으로 각 2일간 교육 강연을 진행함. 인체내부에 바이오의료 디바이스를 삽입하였을 경우 칩 내부로의 전력 공급을 위한 무선전력 전송 회로설계와 최신 동향에 관한 강연을 진행하였고, 해당 교육을 통해 설계를 진행하는 대학원생들에게 있어 최신 연구 동향 및 연구 방향을 지도 함으로써 다양한 미래 바이오 집적회로 및 뉴럴인터페이스 설계자를 양성하는데 기여함.

바이오융합관련 북챕터 발간: 본 저서에서는 몸의 전기생리학 특성을 활용한 저전력 디바이스를 직접 회로로 설계법 소개를 통해 다양한 생체신호를 활용한 집적회로 디바이스 설계에 도움이 되는 바이오메디컬 IR 회로설계 북챕터 발간함 (김철교수). 또한, 신경공학핸드북에 신경인터페이스로서 마이크로전극어레이관련 최근 연구동향을 소개한 북쳅터를 발간함(남윤기 교수).

글로벌 선도 연구기관과의 인적 교류 활성화: 아시아권 다섯 대학, 유럽권 두 대학, 및 미국 두 대학과 MOU를 체결하고, 글로벌 우수 대학과 대학원 공동학위제 및 교환학생 프로그램 추진에 앞서 매년 공동워크샵을 개최하여 글로벌 우수 대학의 선진적 바이오공학 기술을 학습할 수 있는 기회를 제공하였음. 이는 바이오공학 산업기술이 필요한 시장과 나아갈 방향을 제시할 있다는 점에서 상당히 중요한 과정이라고 생각함. 이러한 교육과정 국제화는 현 바이오공학 교육의 국제적 흐름을 파악하는데 큰 도움이 될 것이며, 이를 통해 국제적 지식의 기준을 세우고자 하였음. 현재 본 교육연구단과 MOU를 체결하고 있는 글로벌 우수 대학은 아래와 같음. 북미: 미국 조지아공대 (Georgia Tech) 의공학과 / 에모리대학(2014.12.18.) 미국 UC Irvine, Department of Biomedical Engineering (2017.08.04.), 유럽 : 영국 Leeds 대학교, The Faculty of Engineering (2017.02.16.) 스위스취리히연방공대(ETHZ), Department of Biosystems Science and Engineering (2019.11.1.), 아시아: 국립대만대학교 (NTU), Institute of Biomedical Engineering (2016.10.04.) 베이징대학교, Center for Data Science in Health and Medicine (2016.12.28.) 싱가포르 국립대 (NUS), Department of Biomedical Engineering (2017.10.15.) 중국 심천과기대(SIAT), Institute of Biomedical & Health Engineering (IBHE) (2017.06.16.) 상하이교통대(SJTU), School of Biomedical Engineering (2018.10.18.)

해외석학 초빙 및 활용 활성화: 대학원생들에게 최신 글로벌 연구 동향을 파악하고 국제 교류의 기회를 제공하기 위해서 바이오공학 각 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있는 18명의 해외석학을 초빙하여 초청세미나를 개최하였음. 이는 해외석학과 본 교육연구단 참여교수간 글로벌 인적 네트워크를 형성할 기회를 제공하고 나아가 본 교육연구단 대학원생들이 해외석학 연구실을 방문하여 공동연구를 수행하고 공동 지도교수 및 학위논문 심사위원으로 초빙할 수 있는 기회를 제공하였음. 또한, KAIST 도서관에서 개최한 SpringerNature Editor-in-Chief, Sir Philip Campbell 강연(2023.2.20.)-Societal challenges 강연과 Nature 저널 투고 Q&A-에 참여함으로써 본 교육연구단의 최신 연구결과가 바이오공학 관련 국제저명학술지에 많이 발표될 수 있는 환경을 조성하였음.

우수 외국인 학생 적극 유치: 중국, 미국, 베트남, 에티오피아, 러시아 등 다양한 국가들로부터 온 16명의 석사과정 및 박사과정 대학원생과 프랑스, 덴마크, 스페인, 이탈리아 등 국가들로부터 방문한 7명의 대학원 교환학생을 유치하였고, 앞으로도 더욱 우수한 외국인 학생을 많이 유치하기 위해서 다방면으로 노력을 기울일 예정임. 특히, 전략적으로 태국, 베트남, 인도네시아와 같은 동남아 국가들로부터 우수한 학생을 지속적으로 유치하기 위하여 HUST, SJTU와 같은 우수 대학과 공동워크샵을 개최하여 본 교육연구단의 대학원 프로그램을 소개하였음. 이와 더불어 본 교육연구단에서는 차별적인 글로벌 교육 및 연구 과정을 제공하고 외국인 친화적 연구실 문화 환경을 조성하여 우수한 외국인 학생들이 교육을 받고 연구를 수행하는데 어려움이 없도록 노력함.

해외 소개 활동 및 외국인 친화적 연구실 문화 환경 조성 활동 :외국인 대학원생 대상으로 추석선물 전달 및 교수와의 간담회를 실시하여 친화적인 학과 및 연구실 문화 조성에 노력함.

글로벌 교육 인프라 유지 및 개선: 학생들의 글로벌 역량을 키우기 위해서 현재 본 교육연구단의 전임교수의 대학원 수업은 영어로 진행되고 있음. 2022학년 2학기말 기준 23명의 전임교수 중 외국인 전임교수는 1명이고, 2023학년 1학기에 2명의 외국인교수가 부임예정임. 앞으로도 외국인 전임교수를 더 확보하기 위해서 상시 채용공고를 시행하고 있음. 또한 우수 외국인 대학원생 확보를 위해서 외국인 대학원 입시 전형을 별도로 진행하고, 매년 동남아 우수 대학들과 공동워크샵을 개최하여 본 교육연구단을 직접 소개하고 있어 우수한 동남아대학 외국인 학생들이 많이 유치될 것으로 생각됨. 마지막으로 학위논문 외국어 작성비율을 현재 5학기 평균 약 87%에서 100%에 도달할 수 있도록 지속적으로 지도할 계획임.

외국인 전임교원 확보 실적: 현재 24명의 전임교수 중 외국인 교수는 현재 Christopher Fiorillo 교수 1명임. 참여 교수였던 Sang Ah Lee 교수는 2017년도에 KAIST에 임용되었으나, 현재는 타기관으로 2020년 이직 한 상태임. 그러나, 2023년 5월 Hyung Rul Kang 교수 (Computational Neuroscience), 2023년 6월에 Rajib Shubert 박사 (Gene Delivery)와 Hui-Shan Li 박사 (Immuno Engineering)가 부임 예정이며, Tristan Geiller 박사(Neurophotonics)에게 오퍼가 나간 상황임. 추가로 4명의 외국인 교원을 확보하면, 17%의 외국인 전임교원으로 구성된 교육연구단을 유지할 수 있을 것으로 판단되며, 지속적인 외국인 교원 확보를 통해 글로벌 바이오공학 리더인재 양성을 강화할 수 있을 것으로 기대됨.

 ■ 연구역량 실적 요약 

본 교육연구단은 기반기술 융합연구 활성화, 미래유망분야 선정 및 집중육성, 중개연구 산업화 선도 연구인력 양성을 전략으로 혁신적인 바이오융합 연구인력 양성과 신산업 창출을 위한 기술사업화 장려를 목표로 진행함.

현재 미래 바이오산업을 견인하는 요소기술 (IT, NT, CT)의 융합을 통해 핵심 플랫폼기술 (바이오의료정보기술, 바이오의료 기기 및 영상기술, 생체재료 및 재생기술)로 적극 활용 하고 있음.

미래 바이오산업을 선도하기 위하여, 세가지 요소기술 (IT, NT, CT)에 있어서 기초과학 수준에서의 요소기술 융합연구를 활성화 하며, 이를 바탕으로 바이오의료 융복합 분야에서 세계적 수준의 창의적이고 미래 선도적인 연구성과를 확보하고 있음.

맞춤형 연구인력 양성, 통합연구과정 프로그램 개발, 중개연구 (Translational Research) 전문 인력을 충원하여 산업체와의 유기적인 피드백을 통한 바이오의료 융합기술의 실용화 및 상용화 선도를 적극 장려함. 

연구비 수주실적: 정부연구비 310억과 민간산업체 연구비 71억 수주 확보함. 민간산업체 수주는 전체 연구비의 27%를 차지함.

교육단 대표 연구업적 실적:

현장진단용 초고속 분자진단시스템 개발: 정기훈 교수 연구팀은 현장진단용 초고속 분자진단시스템의 핵심소자 원천기술, 지식재산권(KR10-1272316, KR10-2220637, KR10-2020-0135338, KR10-2021-0030961 대한민국 특허 4건, US17/058,444 1건, PCT/KR2019/006420 1건) 출원등록과 해당분야 최우수논문 (KS Kim et al. Light: Science & Applications 2019, BH Kang et al. ACS Nano 2021, BH Kang et al. ACS Nano 2023)을 발표 하였고, 산학연병 (KAIST, 주식회사-오상헬스케어, 나노종합기술원, 삼성서울병원) 구성된 컨소시엄은 공동 연구과제 (KAIST 코로나19대응 과학기술 뉴딜사업 2021-2022 총15억/2년, 한국연구재단 나노소재 기술개발사업-나노커넥트 2022-2025, 총 30억원/3년)를 통해 기술사업화 (오상헬스케어 통상실시 1억원/3년 계약완료)를 위한 노력을 활발히 진행 중임.

차세대 면역항암치료 타겟발굴 원천기술 개발: 최정균 교수 연구팀은 차세대 면역항암치료로 각광을 받고 있는 스마트 면역세포 시스템 및 mRNA 기반 항암백신에 대한 세계적 수준의 원천기술 개발에 성공함. 혈액암에서 성공한 CAR-T 세포치료에 대한 논리회로 기반의 고형암 타겟발굴 방법론을 기반으로 암세포만 공략할 수 있는 스마트 면역세포 시스템을 개발하여 Nature Biotechnology에 발표하였으며, 코로나 백신에 사용된 mRNA 플랫폼 기반으로 다양한 임상시험 중인 치료용 항암백신의 효과를 최적화하기 위한 환자 맞춤형 타겟발굴 기술을 개발하여 Nature Genetics에 발표함. 최근 10년간 총 41건의 국내/해외 특허를 출원하였으며, 1건의 창업과 2건의 기술이전을 실시함.

mRNA 기반 면역항암제 개발 ㈜ 드노보바이오테라퓨틱스 공동창업: 박지호 교수 연구팀은 2021년 9월에 mRNA 기반 면역항암제 개발을 목표로 하는 드노보 바이오테라퓨틱스(De novo Biotherapeutics)를 이전 삼성바이오에피스 (Samsung Bioepis) 개발총괄 부사장과 이수앱지스(ISU ABXIS) 대표이사, 한화그룹 등 출신인 최창훈 대표, 충남대 응용화학공학과 김동명 교수와 같이 공동 창업함. 드노보 바이오테라퓨틱스는 2023년 첫 프로젝트의 임상계획신청서(IND)를 제출해, 2024년 미국 임상을 시작하는 것을 목표로 하고 있으며, 이러한 목표를 이루기 위해서 회사 설립 후 현재까지 누적 투자 금액 128억 원을 유치함. 이러한 투자 유치 결과는 회사 소개와 함께 국내외 언론을 통하여 홍보함. 박지호 교수는 지질나노전달체 (Lipid Nanoparticle, 이하 LNP)분야 국내 최고의 전문가로 드노보 바이오테라퓨틱스와 협력하여 NK세포 engager mRNA를 타깃세포에 전달하는 새로운 조성의 LNP를 발굴하는 연구를 진행하고 있으며 이러한 연구를 통한 성과는 논문 및 특허 뿐만 아니라 기술사업화로 바로 이어질 수 있을 것으로 기대함

교육연구단의 주요 연구분야는 생명정보/시스템생물학, 바이오전자, 바이오/의료 영상, 바이오나노/마이크로시스템, 뇌인지공학/신경공학임. 교육연구단의 연구역량 향상을 위하여 기본적으로 KAIST 2031의 연구혁신 비전인 “인류와 국가의 난제 해결 연구”에 align된 연구목표를 상정하였음. 구체적으로는 예방, 진단, 치료를 위한 바이오의료공학 기술 개발, 병원과의 공동연구 강화를 통한 중개연구 활성화 및 연구인력 양성, 바이오의료산업을 선도하기 위한 산학협력 기반 마련, 난제 해결을 목적으로 하는 중대형 연구센터 설립 등을 추진하였음.

참여교수 총괄 사업단 운영 및 연구센터 설립: 바이오의료 융복합 분야에서 세계적 수준의 창의적이고 미래 선도적인 연구성과 창출을 위해 기존에 시도되지 않았던 차별화된 연구센터 주제를 확보하고 정부출연뿐 아니라 산학협력 연구센터를 설립함.

유전자동의보감 사업단 (이도헌교수, 2013-2021, 총 900억): 동의보감을 포함한 전통지식을 통해 효능이 경험적으로 입증된 천연물의 복합성분이 인체에 작용하는 다중성분/다중표적(MCMT) 원리를 컴퓨터 가상인체, 시스템 생물학, 다중표적 분자이미징, 멀티오믹스 등 첨단 IT-BT 융복합 전략으로 규명하는 원천기술 개발을 목표로 하고, 나아가 국제규격의 임상시험 기술개발을 통해 천연물 의약품, 기능성 식품과 같은 미래융합형 헬스케어 신소재 발굴을 추구함.

LG전자 디지털헬스케어 연구센터 (정용 교수, 2021-2024, 31억): 헬스케어 분야의 디지털 전환이 가속화되는 가운데 의료의 중심이 질병 치료에서 적극적인 예방과 건강관리로 옮겨가는 추세에 있으며, 이러한 변화에 선제적으로 대응하고 차별화된 개인 맞춤형 건강관리 솔루션 개발을 목표로 함.

한샘 미래스마트홈연구센터 (정용 교수, 2021-2024, 총 30 억원) 디지털시대에 맞는 진화된 삶과 바람직한 미래가정 구상을 목표로 ‘더 나은 미래사회 주역을 위한 맞춤형 교육과 건강한 삶을 통해 성장하는 가정, 서로 다른 개성을 가진 가족이 모여 삶의 즐거움과 기쁨을 공유하는 가정, 가족 구성원들이 재충전하며 꿈을 향해 끊임없이 도전하는 가정’으로 대표되는 가정의 기능을 추구하기 위한 미래가정을 설계하고, 이를 뒷받침하기 위한 기반 기술에 관한 연구 수행을 목표로 2021년 ㈜한샘 지원을 받아 설립함.

미래유망 바이오융합분야 중대형 사업 유치: 참여교수가 총괄책임자로서 한국연구재단 나노소재기술개발사업 (정기훈 교수, 28.6억 / 총3년, 분자진단), 기초연구실 (김필남 교수, 13.8억 / 3년, 면역아바타 I 박성홍 교수, 13.3억 / 3년, 뇌인지기능), 뇌과학원천기술개발사업 (정용 교수, 12.5억/년, 뇌미세순환 장애 진단), 차세대응용오믹스사업 (이도헌, 12.3억/ 3년, 바이오회로), 범부처전주기의료기기 (정기훈 교수, 7억/2.5년, 비침습혈당측정)을 포함한 다수의 중대형 연구사업 수주 및 연구 수행.

미래유망분야 신임 교원 확보: 미래유망 중점연구분야 (유전자 가위기반 센서기술, 인지/학습, 단세포분석, 합성생물학)의 육성을 위해 총 4명의 신임 교원이 임용되어 연구실 구축, 교과목 강의와 대학원 학생 지도를 수행중임.

예비창업팀지원사업 및 창업팀 수상: TIPS 프로그램 소개와 바이오벤처 투자전문가를 초청하여 창업관련 강연시리즈를 개최 하였고, 예비창업팀을 지원하였으며, 이를 바탕으로 교육연구단 참여대학원생이 참여하는 창업팀이 총 3회의 우수창업사례 대외상을 수상함.

병원과의 중개연구 협력 강화: 삼성서울병원 (박성홍 교수, 조광현 교수, 최정균 교수), 세브란스 (정용 교수, 최정균 교수), 서울대병원 (박성홍, 정용, 최정균 교수)과 병원공동연구를 통해 임상연구를 선도하는 우수 공동연구상을 수상함.

미래/글로벌 대응: 초고속분자진단시스템 개발, 암가역치료, mRNA 기반 암백신타겟 발굴, SARS-CoV-2 바이오러와 결합하는 단백질 발견 등 COVID-19 팬데믹기간 동안 감염병 진단 및 치료를 위한 바이오공학 기술을 개발함.

기업현안 해결: 산업체 연구수주비 총액은 71억원을 수주하며, 기업현안을 해결하기 위한 산학협력 과제를 활발히 수행함. 또한, 초음파신호처리회로 (엔도핀), 암진단제어 (제놀루션), 약물전달시스템 (프로지니어), mRNA 면역함암체 (드노보바이오테라퓨틱스), 신약예측 (에이스텍), 약리유전체 (키바이오), 대사질환특화가상인체 (엠테라파마), 초고속분자진단 (오상헬스케어), 역노화치료 (아모레퍼시픽), 시스템합성생물학 (바이오리버트), 스트레스측정패치 (세일터크노), 액체생검기반 암조기진단 (지씨지놈)의 기술을 기술이전하여, 기업현안을 직접적으로 해결함.

일자리 창출: 학생 및 교원 공동 창업을 지속적으로 진행하고 있으며, 사업기간동안 Penta Metrix, MicroPIX, De novo, BioRevert, Cellaround 등 5개의 딥테크 바이오헬스 분야 스타트업을 창업하여, 고용창출에 기여함.

국제학술대회수상: 의료영상 MRI 학회인 ISMRM, 랩온어칩 학회 (MicroTAS), 영상신호처리 학회 (MICCAI, NeurIPS) 등 포함한 국제저명학술대회에서 총 18건의 우수논문상을 수상함.

초청강연: 바이오공학 각 세부분야에 해당되는 다양한 국제학술대회에서 총 29회의 기조연설 및 초청강연을 진행하였고, 이러한 강연를 통하여 본 교육연구단의 최신 연구결과를 소개하고 관련 분야 국제적 연구동향도 파악하고 나아가 해외석학과의 교류를 통한 본 교육연구단의 인적 네트워크를 확대하였음.

학술대회 봉사: 글로벌 연구리더십을 인정받아 대회장, 조직 및 프로그램위원회, 좌장으로 총 23회 참여하며, 국제저명학술대회 행사에서 연구리더십을 발휘함.

저널편집활동: IET Systems Biology 국제학술저널의 편집장은 물론이고, IEEE Transaction in Meidcal Imaging, BMC Biomedical Engineering, International Neuroology Journal, J. Micromachine, Chemical Engineering Journal, Bulletin of Mathematical Biology, Mathematical Biosciences IEEE Signal Processing Magazine, Biomedical Engineering Letters의 책임 또는 부편집장을 수행하고 있으며, 해당 세부분야 대표저널의 편집위원회 활동 총 37건을 활발히 수행하고 있음.

국제 공동연구 논문발표: 미국 MIT, UCSD, UCB, Stanford Univ., Yale Univ., UCDavis를 비롯하여, 영국 Cambridge 대학, 아랍에미레이트 Khalafa 대학, 이탈리아 제노바대학등과 공동연구를 수행하여 국제저명학술지에 연구성과를 총 22편 발표함.

연구자 국제교류: 해외 선도 연구그룹(Geogia Tech, Duke Univ., Johns Hopkins등) 온라인/방문 국제공동연구를 위한 교류를 지속적으로 확대해 나가고 있으며, 바이오공학 연구 및 산업을 선도하고 있는 보스턴 지역의 MIT, Harvard 대학, MGH 등 연구협력병원 및 바이오헬스관련 스타트업을 방문하여 관련 연구진들과 본 교육연구단 참여 교수진과의 국제공동 워크샵을 매년 개최함.