기술거래사례를 이용한 특허가치 결정요인에 관한 연구

김다슬 과학기술연합대학원대학교 2014 국내석사

최근 기술이전, 기술사업화와 같은 연구개발 성과의 생산적 활용을 위한 거래가 급격히 늘어남에 따라 특허가치평가의 중요성이 점점 확대되고 있다. 그럼에도 불구하고 국내에서는 거래사례 수집의 어려움으로 실제 사례분석을 통한 결정요인 분석연구는 활발하지 못한 실정이다. 따라서 좀 더 정량적인 특허가치 결정요인을 제시하기 위해 본 연구에서는 15개의 국내외 특허가치평가 모형을 분석하였다. 이를 통해 공통적으로 중요하다고 판단되는 7개의 기술성 요인과 4개의 시장성 요인을 도출하였고, 선행연구를 통해 각각의 결정요인의 대리변수로 활용 가능한 특허정보를 매칭하였다. 본 연구에서는 제시된 연구모형이 통계적으로 유의미한 영향을 미치는지 알아보기 위해 총 250건의 특허거래사례를 수집하였고, 순서형 로지스틱 회귀분석을 통해 특허가치를 결정하는 유의미한 특허요인들을 도출하였다. 또한 산업기술분류를 기계소재, 전기전자, 섬유화학으로 나누어 유의미한 산업별 특허가치 결정요인을 분석하였다. 그 결과 전체산업에서는 기술혁신정도, 상용화단계, 특허연계성, 시장영향력, 기술제공기업 유형을 나타내는 특허정보들이 기술거래금액에 유의한 영향을 미친다고 분석되었다. 기계 산업의 경우, 상용화단계와 시장영향력과 같은 시장성 요인들이 특허의 가치에 더욱 유의미한 영향을 미치는 것으로 분석되었고, 전기전자 산업의 경우, 특히 기술의 수명을 나타내는 특허정보들이 유의미하게 나왔다. 본 연구는 실제 거래사례를 바탕으로 하여 유의미한 특허가치 결정요인을 제시하였다는 데에 그 의의가 있다. 지속적인 거래사례 수집을 통해 산업별 연구 결과가 좀 더 명확해진다면, 특허출원 전략 수립 시 활용할 수 있는 산업별 맞춤 평가모형을 제안할 수 있을 것이다.

제조업 기업의 매출성장에 영향을 미치는 기술혁신 요인에 관한 연구

이헌휘 과학기술연합대학원대학교 2023 국내박사

개방화 시대에서 우리나라의 기업들은 이전보다 경쟁강도가 증가하였고, 특히 중소기업들은 계속되는 경쟁압박 속에서 생존과 성공을 위해 지속적인 혁신과정을 통한 기술적 경쟁우위를 확보해야 하는 상황에 직면했다. 환경변화에 효과적으로 대응하기 위해서는 기술혁신과 성장전략이 필요한데, 특히 제조업 기업의 경우 기술혁신을 통해 핵심기술을 개발하고 핵심기술을 적용한 신제품을 시장에 출시하여 경영성과를 이루어내는 것이 중요하다. 업종별로 어떤 기술혁신이 효과적인 성장을 이끌어낼 수 있는지에 대한 연구가 이루어진다면 더 효율적인 중소기업 지원정책을 개발하는데 활용될수 있다. 기업의 측면에서는, 한정된 자원과 상대적으로 부족한 기술역량으로 기업을 운영하는 중소기업의 경우, 더 효과적인 기술혁신 요소를 선택하고 집중하여 제품의 경쟁력을 높일 수 있다. 본 연구는 기업의 기술혁신이 매출성장률에 어떠한 영향을 미치는지 분석한 연구이다. 본 논문에서는 연구대상을 제조업분야로 한정하고, 기업의 혁신투입, 혁신활동, 혁신결과가 매출 성장률에 미치는 영향을 분석하였다. 회귀분석에 앞서 공통요인분석을 실시 하였고, 합리적으로 관련된 기술혁신 변수끼리 그룹핑되어 5개의 요인으로 차원축소 되었다. 요인분석에서 도출된 요인과 요인분석에 활용되지 않은 기술혁신 변수들을 독립변수로 하고, 기업의 매출 성장률을 종속변수로 하여 다중회귀분석을 실시 하였는데, 예상대로 혁신결과 뿐만이 아니라 혁신투입, 혁신활동도 매출성장률에 유의한 영향을 미쳤다. 그리고 산업별로 기술혁신이 매출성장률에 미치는 영향이 상이하게 나타남을 확인할수 있었다. 정책적 측면에서, 중소기업을 지원하는 것은 매우 중요하며, 이는 국가의 경쟁력과 경제 발전과 직결된다. 특히 제조업 비중이 높은 우리나라에서는 효과적인 중소기업 지원 및 육성이 필요한데, 본 연구에서 제시한 매출성장 영향요인 분석결과를 활용 할수 있다. 특히 산업별로 효과적인 지원정책을 구성하는데 본 논문의 결과가 활용 될 수 있다. 기업의 측면에서는, 본 논문의 결과를 활용하여 산업별로 더 효과적인 기술혁신 방향을 정하고, 효율적으로 투자하여 기업성장을 이끌어낼수 있다. 본 연구에서는 기업의 기술혁신이 매출성장률에 어떠한 영향을 미치는지 분석하였고, 도출한 결과를 활용하여 기업의 기술혁신을 반영할수 있는 신제품 매출추정 방법론을 제시하였다. 기존 연구들과 데이터를 기반으로 새로운 방법론을 제시하고, 기업의 기술혁신과 시장상황을 반영한 매출 추정이 가능함을 보였다. 기업의 경영자는 본 연구에서 제시한 신제품 매출 추정 방법론을 활용하여 의사결정에 반영할수 있다. 초기 5년간의 신제품 매출을 추정하는데 기업의 기술혁신을 반영할수 있으며, 데이터 기반으로 시장상황과 동떨어진 매출 추정을 막을 수 있다. 모델에 활용된 데이터 최신화를 통해 빠르게 변화하는 시장상황도 반영할수 있다. 주요단어(Keyword) : 기술혁신, 기업성과, 신제품, 매출액 추정

신재생에너지 분야 국가연구개발의 성과분석 연구

정재연 과학기술연합대학원대학교 2019 국내박사

2016년 11월 파리협정이 공식 발효되면서 신기후체제가 열렸다. 이에 따라 우리나라를 포함한 세계 각국은 온실가스를 감축하기 위하여 기존의 화석연료 중심의 에너지 패러다임에서 지속 가능한 에너지 패러다임으로 이행해야 한다. 이 변화의 핵심은 에너지 사용을 줄이고 에너지 효율을 높이는 것과 함께 화석연료를 대체할 수 있는 청정한 신재생에너지를 보급∙확산하는 것이다. 그러나 신재생에너지는 초기 투자비용이 높고 기술혁신이 필요한 기술 분야로써 정부 주도의 체계적인 R&D 지원과 국가연구개발의 역할이 중요하다. 이에 따라 본 연구는 국가혁신체제이론에 따라 과학기술혁신정책의 하부단위인 국가연구개발과제를 분석대상으로 설정하고, 신재생에너지 국가연구개발성과에 대한 실증분석을 통해 증거기반의 정책평가 및 수립의 필요성을 제언하였다. 본 연구는 국가과학기술지식정보서비스(NTIS)에서 신재생에너지 국가연구개발과제 및 성과정보를 수집하여, 2008년부터 2017년까지 10년간의 신재생에너지 국가연구개발에 대한 성과평가 및 성과요인분석을 수행하였다. 우선 성과평가는 AHP 전문가 설문 통하여 도출한 성과지표 가중치를 사용하여 성과분석을 실시하였다. 그 결과, 신재생에너지 국가연구개발성과는 2008년부터 2013년까지는 상승하였으나, 2014년부터 2017년까지는 하락하는 추세를 보였다. 전문가 설문조사를 통해 신재생에너지 분야는 사업화 성과가 가장 중요한 것으로 나타났음에도, 전 기간 동안 과학적∙기술적 성과보다 성과가 비교적 낮게 나타나, 사업화 성과향상의 필요성을 드러냈다. 신재생에너지 국가연구개발에 대한 성과요인은 다변량 분산분석과 다중회귀분석을 통해 분석하였다. 그 결과, 정부연구비는 논문·특허·사업화 성과에 모두 유의한 역U자형의 영향을 미치고, 박사인력비중은 논문∙특허 성과에 양의 영향을 미치며, 연구인력수, 민간투자비율, 1인당 연구비의 증가는 논문 성과에만 양의 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 공동연구가 특허∙사업화 성과에 긍정적인 영향을 미치며, 개발연구 및 민간기업 참여가 사업화 성과향상과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 위의 정량적 성과분석 결과를 보완하기 위하여 실시한 심층인터뷰를 통하여 신재생에너지 국가연구개발성과의 사업화 활성화를 위해서는 수요확보와 제조업 중심의 관련 산업 생태계의 구축이 중요한 것으로 밝혀졌다. 본 연구의 결과는 신재생에너지 국가연구개발의 성과분석을 통하여 증거기반의 정책평가에 대한 구체적인 사례 및 평가모델을 제시했다는 데에 의의가 있다. 또한, 성과분석을 통해 신재생에너지 분야는 기술혁신이 기초연구에서 응용단계를 거치지 않고 바로 개발연구로 넘어가는 특징을 찾아냄으로써, 기술 분야에 따라 기술혁신의 방향이 다를 수 있을 뿐만 아니라 기술 실용화가 중요한 기술 분야는 기초에서 개발연구로 빠르게 이어져 기술혁신이 일어나는 새로운 혁신모델을 제시하였다. 향후 본 연구에서 제시한 증거기반의 성과분석 및 정책평가를 활용하여 신재생에너지 분야를 포함한 국가과학기술 전 분야의 정책기획·집행·평가과정의 품질향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

MAO-B에 가역적인 저해제의 합성 연구 및 생물학적 활성, 메탄가스의 산화를 위한 균질촉매의 개발

박무성 과학기술연합대학원 대학교 2016 국내석사

파킨슨병(parkinson’s disease)은 중추신경계 퇴행성 질환이며, 흑질에 도파민을 분비하는 뉴런의 감소와 연관이 있다. MAO-B (monoamine oxidase B)는 도파민등 모노아민을 대사하는 것으로 알려져 있고, 파킨슨병의 치료를 위한 주요 타겟중에 하나이다. 가역적인 MAO-B 저해제인 사핀아마이드가 비가역적인 MAO-B 저해제인 셀레길린에 비해 약물효과를 오랫동안 지속시킬 수 있다는 보고에 따라 본 연구에서는 가역적 MAO-B 저해제를 디자인하고, 합성하였으며, 이에 대한 생물학적 활성을 확인하였다. 벤조옥사졸, 벤조티아졸, 피리도티아졸등을 중심구조로하여 다양한 유도체를 합성하였고, 이중 5-인돌릴벤조옥사졸 구조인 6a(KDDG00513)와 5-인돌릴피리도티아졸 구조인 19c(KDDG00692)와 19d(KDDG00693)의 경우 활성이 IC50 수치가 각각 30, 8.1와 5.7 nM로 좋은 활성 값을 보여줬다. 세계 천연가스의 매장량은 많은 편이며 그 중 90%가 메탄가스이다. 메탄가스를 이용 C-H 활성화반응을 통해 메탄올로 전환하는 균질촉매의 개발을 통해 메탄가스를 효율적으로 에너지화하고자 한다. Periana에 의해 개발된 촉매(6, (bpym)2-PtCl2)에 전자당김그룹(EWG)을 도입한 KDDG00698(6b)과 KDDG00699(6c)를 합성하였고 전자주기그룹(EDG)을 도입한 KDDG00703(10)화합물을 합성하였다. C-H 활성화반응을 통해 얻어진 메틸 바이 설페이트를 NMR을 통해 정량하기 위하여 스텐다드커브을 획득하였고, 이를 바탕으로 생성물의 양을 정확하게 측정하여 전환수(TON)와 전환빈도(TOF)를 계산하였다. 결과적으로 EWG기를 도입한 KDDG00699(6c)의 경우 전환수와 전환빈도가 10% 증가하였다. C-H 활성화반응을 통해 얻어진 메틸 바이 설페이트는 수화반응을 통해 메탄올로 변화될 수 있다.

A Study on the Improvement of Pathogen Detection and Quantification Methods with Nanobubble Technology : 나노버블기술을 이용한 병원성 미생물 검출 및 정량법의 개선에 관한 연구

Jesmin Akter 과학기술연합대학원대학교 한국건설기술연구원(KICT) 2024 국내박사

COVID-19 팬데믹은 감염병의 발생을 모니터링하고 예측하는 방법의 일환으로 하수 기반 감염병 감시에 대한 세계적 관심을 불러 일으켰다. 병원성 미생물 검출기술은 배양을 기반으로 하는 전통적인 방법에서 중합효소연쇄반응 (Polymerase Chain Reaction, 이하 PCR)과 같이 분자 기반의 현대 기술로 진화해 왔다. PCR 기술은 병원체 감지에서 높은 민감도와 정확성을 제공하여 공중 보건 및 환경 모니터링에 큰 영향을 미칩니다. 표준화된 방법의 부재와 바이러스 농축 및 추출 워크플로의 큰 차이로 인해 SARS-CoV-2 하수 감시와 데이터 보고의 일관성이 저해되었습니다. 그러나 PCR을 이용한 병원성 미생물 검출에 있어서 대상 미생물의 농축 및 추출과정은 이용되는 농축 및 추출방법에 크게 영향을 받는다. 기존의 농축 및 추출방법으로는 음전하막법, PEG법, 초고속원심분리법, 흡착-추출법과 이를 기반으로 한 일부 개량된 방법들이 주로 이용되고 있다. 한편, 다수의 연구에서 흡착-추출 (Adsorption-Extraction, AE) 방법이 유망한 것으로 보고되고 있으나 최적의 AE 워크플로우에 대한 개선사항이 여전히 존재한다. 예를 들면, AE 워크플로우에 있어서 막의 종류, 균질화 조건 그리고 사용되는 약품 등은 대상 바이러스의 핵산 회수농도에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 영향을 명확히 평가하여 AE 워크플로우에 반영하는 것이 SARS-CoV-2 등을 대상으로 하는 하수 기반 감염병 감시에 대한 신뢰성과 일관성 향상에 크게 기여할 수 있다. 본 연구에서는 먼저 SARS-CoV-2, HAdV 40/41 및 Bacteroides HF183 등 3종의 병원성 미생물들을 대상으로 기존 워크플로우 개선을 위한 검토를 수행하였다. 이를 위해 막의 종류, 균질화 속도와 시간, 그리고 세포 용해 완충액 조성을 고려한 42개의 서로 다른 AE 워크플로우를 구성하여 실험을 수행하였다. 실험결과, 막의 종류, 균질화 조건 및 완충액의 다른 구성이 SARS-CoV-2의 검출에는 상당한 영향을 미친 반면, HAdV 40/41이 검출에는 더 적은 영향을 미쳤으며, HF183의 검출에는 가장 적은 영향을 미친 것으로 확인되었다. 시험된 두 종류의 막(MF-Millipore™ 0.45 μm MCE, Isopore™ 0.40 μm)만을 비교하였을 경우, 막의 종류가 SARS-CoV-2, HAdV 40/41 및 HF183 농도에 미치는 영향은 거의 없었으며, 이는 기존 워크플로우에 이용되고 있는 일부 소모품과 장비의 교환이 가능함을 시사한다. 한편, 완충액의 경우, PM1 + TRIzol 조합을 사용한 워크플로우는 다른 조합보다 더 높은 SARS-CoV-2 농도를 나타내었으며, HF183 농도는 클로로포름이 없는 워크플로우에서 더 높게 나타났다. 균질화 조건의 경우, 높은 균질화 속도(5,000–10,000 rpm)는 SARS- CoV-2 및 HF183의 검출농도를 증가시켰으나, HAdV 40/41의 검출에는 영향을 미치지 않은 것으로 나타났다. 이상의 연구 결과로부터 완충액이나 균질화 조건에 따라 AE 워크플로우의 바이러스 및 박테리아의 검출효율이 달라질 수 있음을 확인하였다. 두 번째로, 미처리 하수내 SARS-CoV-2를 가능한 한 단기간에 신속하고 정확하게 검출하기 위한 방법으로 RT-LAMP(Reverse Transcription-loop- mediated Isothermal Amplification) 분석법의 적용가능성을 평가하였다. 이를 위해 SARS-CoV-2의 N 및 E 유전자를 대상으로 AE법을 이용한 RT- qPCR(Reverse Transcription quantitative Polymerase Chain Reaction) 분석법과 RT-LAMP 분석법의 비교, 검토실험을 수행하였다. US CDC N1 및 N2을 대상으로 한 RT-qPCR 분석에서는 2 × 10¹ GC/reaction에서 더 뛰어난 분석감도와 함께 일관되게 2 × 10² GC/reaction까지 증폭되었다. 그에 반해, RT-LAMP는 민감도가 낮아 2 × 10³ GC/reaction 이상에서만 SARS-CoV-2가 검출되었다. SARS-CoV-2를 첨가한 샘플의 경우, US CDC N1 분석이 US CDC N2 및 E_Sarbeco RT-LAMP 분석보다 더 높은 분석감도를 나타냈다. 30개의 하수 샘플 중 RT-qPCR는 29개의 샘플에서 내인성 SARS-CoV-2 RNA를 검출하였으며, RT-LAMP는 27개의 양성 샘플을 식별할 수 있었다(이 중 20개는 모든 RT-LAMP 반복실험에서 일관된 증폭을 보였음). 분석 결과, RT-LAMP와 US CDC N1 및 E_Sarbeco RT-qPCR 분석 간 비교적 높은 일치도를 나타내었으며(κ = 0.474), US CDC N2 RT-qPCR 분석과는 더 낮은 일치를 보였다(κ = 0.359). 양성 샘플에서의 SARS-CoV-2 RNA 정량은 US CDC N1 및 E_Sarbeco 분석 간 비교적 높은 상관 관계를 나타내었고, US CDC N1 및 US CDC N2 분석은 더 낮은 상관 관계를 보였다. 로지스틱 회귀 분석 결과, RT-LAMP는 US CDC N1 및 E_Sarbeco 분석에 의해 정량된 RNA와 상관 관계가 있는 것으로 나타났으며, 검출한계는 각각 3.99 및 3.47 log10GC/15 mL가 얻어졌다. 비록 RT-qPCR보다 낮은 감도를 보이기는 하였으나, RT- LAMP는 신속한 결과 도출 및 검출 과정의 단순성 등의 이점을 제공하여 COVID-19과 같이 하수 기반 감염병 감시 분야에서 귀중한 도구가 될 수 있을 것으로 판단되었다. 세 번째 연구에서는 하수내 바이러스의 농축 및 추출 효율 개선을 목적으로 한 나노버블 (Nanobubble, 이하 NB) 기술의 적용 가능성을 평가하였다. NB 기술을 AE, 폴리에틸렌글리콜 침전법 (Polyethylene Glycol precipitation, 이하 PEG 침전법) 및 포획-용출 (Direct Capture, DC)과 같은 기존의 농축 및 추출방법과 조합하여 바이러스 RNA의 농축과 추출에 적용되었다. 나노버블 용해수 (Nanobubble Water, 이하 NBW)와 하수 샘플의 혼합비율(1:0.5, 1:1, 1:1.5, 1:2)을 다양하게 하고(샘플의 용량은 40 mL로 고정), 혼합 후 정치시간을 각각 20분, 40분, 60분으로 설정하여 실험을 진행하였다. 이 중 1:1.5 비율과 20분의 정치시간을 적용한 경우가 SARS- CoV-2 및 Pepper mild mottle virus (PMMoV) 모두에 대해 가장 효과적으로 나타났다. NB 처리된 샘플 중 가장 높은 검출농도를 보인 경우는 SARS-CoV- 2는 1.85 log10 GC/40 mL, PMMoV는 4.67 log10 GC/40 mL으로 확인되었다. 본 실험 결과로부터 NB를 기존의 농축 및 추출과정에 도입하는 것이 하수로부터 바이러스의 회수를 향상시킬 수 있을 것으로 판단되었다. 네 번째 연구에서는, 전처리 공정에의 NB 도입이 하수 샘플내 미생물 군집특성 평가에 미치는 영향을 검토하였다. 1개월에 걸쳐 국내 O하수처리시설의 유입조에서 미처리 하수 샘플을 채취하였으며, 대상 미생물은 인체의 분변 배설 마커 (Bacteroides HF183 및 CrAssphage CPQ_056)와 참조 병원성 바이러스(HAdV 40/41)로, 유전자 qPCR을 사용하여 정량하였다. 또한 Illumina MiSeq high-throughput sequencing technology을 사용하여 하수 샘플의 미생물 군집 구조를 조사하였으며, NB 기술은 샘플 전처리시에 적용하였다. 연구결과, CrAssphage CPQ_056, HAdV 40/41 (p<0.0001), and HF183 (p = 0.0046) 및 NB로 전처리된 샘플에서 미처리된 하수 샘플에 비해 더 높은 것으로 나타났다. 또한 선택된 NB 전처리는 미생물 농도와 미생물 군집의 최대 다양성 (Shannon 지수 8.98) 간에 양의 상관관계(가장 높은 ASVs: 1,520)를 보였다. 하수 샘플내 미생물의 군집 다양성과 검출 결과는 전처리 과정에 의해 크게 영향을 받을 수 있다. 결론적으로, 이 연구는 나노버블 기술이 미생물 농도와 군집 다양성 식별 과정에 있어서의 정확도와 감도를 개선시킬 수 있을 것으로 판단되었다. 주요단어: 하수조사; SARS-CoV-2; 나노버블; 흡착-추출법; RT-LAMP. The COVID-19 pandemic has sparked global interest in wastewater-based surveillance of infectious diseases as part of methods to monitor and predict disease outbreaks. Detection technologies for pathogenic microorganisms have evolved from traditional culture-based methods to modern molecular techniques such as polymerase chain reaction (PCR). PCR techniques offer heightened sensitivity and accuracy in pathogen detection, significantly impacting public health and environmental monitoring. The absence of standardized methods and significant variations in virus concentration and extraction workflows have impeded the effectiveness of SARS-CoV-2 wastewater surveillance and the consistency of data reporting. However, the concentration and extraction processes of target microorganisms for PCR-based detection are significantly influenced by the methods used for concentration and extraction. Existing methods include electronegative filtration, PEG precipitation, high-speed centrifugation, adsorption-extraction (AE), and some improved methods based on these techniques. While AE methods have been reported as promising in several studies, there are still areas for improvement in optimizing AE workflows. Factors such as membrane type, homogenization conditions, and the composition of buffer solutions can significantly affect the nucleic acid recovery concentrations of target viruses. Clearly assessing these influences and incorporating them into AE workflows can greatly enhance the reliability and consistency of wastewater-based surveillance for infectious diseases like SARS-CoV-2. In this study, an evaluation was conducted to improve existing workflows for SARS-CoV-2, HAdV 40/41, and Bacteroides HF183. Forty-two different AE workflows were constructed considering membrane types, homogenization speed and time, and buffer composition. Experimental results showed that membrane types, homogenization conditions, and different buffer compositions had considerable impacts on the detection of SARS-CoV-2, while HAdV 40/41 showed less impact and HF183 showed the least impact. When comparing two types of membranes (MF-Millipore™ 0.45 μm MCE and Isopore™ 0.40 μm), the membrane type had almost no effect on the concentrations of SARS-CoV-2, HAdV 40/41, and HF183, suggesting the potential interchangeability of some consumables and equipment used in existing workflows. Moreover, specific buffer compositions, such as using PM1 + TRIzol, demonstrated higher concentrations of SARS-CoV-2 compared to other combinations, while HF183 concentrations were higher in workflows without chloroform. Regarding homogenization conditions, higher homogenization speeds (5,000–10,000 rpm) increased the detection concentrations of SARS-CoV-2 and HF183 but had no significant impact on HAdV 40/41 detection. These study results confirm that the efficiency of virus and bacteria detection in AE workflows can vary depending on buffer solutions and homogenization conditions. Secondly, the applicability of RT-LAMP (Reverse Transcription-loop- mediated Isothermal Amplification) as a method to rapidly and accurately detect untreated sewage-borne SARS-CoV-2 was evaluated. For this purpose, comparative and review experiments were conducted between AE-based RT- qPCR (Reverse Transcription quantitative Polymerase Chain Reaction) and RT- LAMP methods targeting the N and E genes of SARS-CoV-2. In RT-qPCR analysis targeting US CDC N1 and N2, amplification consistently occurred from 2 × 10¹ GC/reaction up to 2 × 10² GC/reaction with superior analytical sensitivity. In contrast, RT-LAMP exhibited lower sensitivity, detecting SARS-CoV-2 only at concentrations above 2 × 10³ GC/reaction. Samples spiked with SARS-CoV-2 showed that US CDC N1 analysis demonstrated higher sensitivity compared to US CDC N2 and E_Sarbeco in RT-LAMP analyses. Among 30 sewage samples, RT- qPCR detected indigenous SARS-CoV-2 RNA in 29 samples, whereas RT-LAMP identified 27 positive samples (20 of which consistently showed amplification in all RT-LAMP replicates). Analytical results indicated relatively high concordance between RT-LAMP and US CDC N1 and E_Sarbeco RT-qPCR analyses (κ = 0.474), with lower concordance observed with US CDC N2 RT-qPCR analysis (κ = 0.359). Quantification of SARS-CoV-2 RNA in positive samples showed a relatively high correlation between US CDC N1 and E_Sarbeco analyses, while US CDC N1 and US CDC N2 analyses exhibited lower correlation. Logistic regression analysis revealed that RT-LAMP correlated with RNA quantification by US CDC N1 and E_Sarbeco analyses, with detection limits of 3.99 and 3.47 log10 GC/15 mL, respectively. Despite demonstrating lower sensitivity compared to RT-qPCR, RT-LAMP is considered a valuable tool in wastewater-based surveillance of infectious diseases like COVID-19 due to its rapid results and simplicity in detection processes. In the third study, the feasibility of applying Nano Bubble (NB) technology was evaluated to enhance the concentration and extraction efficiency of viruses in wastewater. NB technology was combined with existing concentration and extraction methods such as Adsorption-Extraction (AE), Polyethylene Glycol precipitation (PEG precipitation), and Direct Capture (DC) for concentrating and extracting virus RNA. Various ratios of Nanobubble trapped Water (NBW) to sewage samples (1:0.5, 1:1, 1:1.5, 1:2) were tested (with a fixed sample volume of 40 mL), and different settling times of 20 minutes, 40 minutes, and 60 minutes were applied after mixing. Among these, the combination of a 1:1.5 ratio of NBW to sewage sample and a settling time of 20 minutes showed the most effective results for both SARS-CoV-2 and Pepper mild mottle virus (PMMoV). The highest detected concentrations in NB-treated samples were 1.85 log10 GC/40 mL for SARS-CoV-2 and 4.67 log10 GC/40 mL for PMMoV. From these experimental results, it was concluded that introducing NB into existing concentration and extraction processes can enhance the recovery of viruses from sewage. In the fourth study, the impact of introducing NB into the pretreatment process on the microbial community characteristics in sewage samples was examined. Untreated sewage samples were collected from an influent pipe of a domestic wastewater treatment plant over one month. Target microorganisms included human fecal markers (Bacteroides HF183 and CrAssphage CPQ_056) and reference pathogenic viruses (HAdV 40/41), quantified using genetic qPCR. Additionally, the microbial community structure in sewage samples was investigated using Illumina MiSeq high-throughput sequencing technology, with NB technology applied during sample pretreatment. The study results indicated that CrAssphage CPQ_056, HAdV 40/41 (p < 0.0001), and HF183 (p = 0.0046) were significantly higher in NB-treated samples compared to untreated sewage samples. Furthermore, selected NB pretreatment showed a positive correlation (Highest ASVs: 1,520) between microbial concentrations and microbial communities' maximum diversity Shannon index (8.98). The diversity and detection of microbes in sewage samples can be significantly influenced by the pretreatment process. In conclusion, this study demonstrates that nanobubble technology relatively enhances pathogen detection and quantification methods, offering improved accuracy and sensitivity in identifying microbial concentrations and community diversity. Keywords: Wastewater Surveillance; SARS-CoV-2; Nanobubble; Adsorption- Extraction; RT-LAMP.

국가 R&D과제의 기술-산업 연계구조분석

이미정 과학기술연합대학원대학교 2012 국내석사

기술은 산업발전과 밀접한 관련이 있고, 이러한 기술과 산업과의 지식흐름에 대한 연계구조를 파악하기 위한 다양한 연구가 진행되었다. 그러나 우리나라 국가연구개발(R&D) 사업의 기술 및 성과가 어떤 산업으로 흘러가는지에 대한 연구는 아직까지 진행되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 국가연구개발 사업의 NTIS정보를 활용하여 실제 국가 R&D의 성과물인 특허 데이터를 활용하여 기술-산업에 대한 연계구조를 살펴보고자 한다. 이를 통해 기술과 산업사이의 지식흐름이 어떻게 흘러가고 있는지 분석하였다. 연구자가 연구과제의 수행 시작시점에서 예상하는 산업 적용분야와 연구가 종료된 후에 그 연구 성과가 실제로 적용되는 기술-산업의 연계구조를 밝히고자 하였다. 분석 결과, 다수의 과제는 R&D 시작 전에 예측한 산업분야로 지식흐름이 일어난 것으로 나타났다. 그러나 3개의 산업분야 Y09(의료, 정밀, 광학기기 및 시계), Y10(전기 및 기계장비), Y11(자동차 및 운송장비) 등은 연구자가 생각한 적용분야와 논문에서 도출한 산업분야의 불일치 정도가 높게 나타났다. 그리고 연구자 자신이 수행한 과제가 산업에 미칠 영향에 대해서 예상했던 결과보다 실제로는 훨씬 더 많은 산업분야로 지식이 흘러가고 있음을 파악할 수 있었다. 물론 기술개발과 그 결과의 확산에는 불확실성이 존재하기 마련이고, 따라서 기술 분야에 대한 투자 결정시 향후 파급될 산업 분야를 정확하게 예측하는 것은 어려운 일이다. 하지만, 국가연구개발사업의 기술 분야별 투자 포트폴리오를 적절하게 구성하는 것 또한 국가연구개발사업의 효율성 제고를 위해 반드시 필요한 작업이라고 할 수 있다. 이에 본 연구를 통해서 국가 R&D사업의 기술-산업의 지식흐름 관계를 살펴봄으로써 향후 기술-산업의 효율적인 성과확산과 투자전략을 세우는 데 기여할 수 있을 것으로 보인다.

Analysis of the Determinants Influencing Technology Transfer in Government Funded Research Institutes : Focusing on Features of National R&D Projects

김슬기 과학기술연합대학원대학교 2017 국내석사

In the year 2000 Korean government enacted 「Technology Transfer Promotion Act」 to spur the usage of intellectual properties (IPs) available in public research institutes (PRIs). However, compared to other developed countries, Korea’s PRIs lack the ability to increase the efficiency of IPs available. Among various types of PRI, government-funded research institutes (GRIs) are having a difficult time in enhancing the efficiency of technology transfer. This study specifically analyzed 2,087 projects conducted by GRIs from 2009∼2014 to ascertain the determinants that affect technology transfer process. Along with conducting qualitative analysis on relevant researches, this test examined the hypotheses by relying on quantitative analysis, using national R&D data from National Science and Technology Information Service (NTIS). As a result of the analysis, this test found that whether or not the project generated applied patent, the royalty varied. Also, depending on different number of researchers, research period and amount of R&D fund the royalty varied. Finally, this test derived that out of all the independent variables, a number of applied patents, research period and the amount of R&D funds can affect the royalty generated from technology transfer. Based on such results it suggests that GRIs should establish an effective management system that can help them to maximize the usage of patents to create virtuous cycle of technology transfer. Moreover, establishing a stable research environment by granting enough time and R&D funds to the researchers are necessary to increase the efficiency of technology transfer process. 2000년 「기술이전촉진법」을 시작으로 정부는 공공연구기관에서 창출한 기술들의 활용성 제고를 위해 정책적 지원과 전략을 펼쳐 왔지만 기술이전 성과는 다른 선진국들에 비해 미미하다는 평가를 받고 있다. 특히 정부출연연구기관(이하 출연연)은 공공연구기관들 중 과학기술개발에 핵심적 역할을 담당하고 있을 뿐만 아니라 충분한 연구비와 많은 지식을 보유하고 있음에도 불구하고 기술이전 성과 활용에는 한계를 보이고 있다. 더 자세히 말해 1차 성과의 즉 Paper, Patent, Product 창출은 많으나 2차 성과, 기술이전·사업화를 창출해 내는데에 어려움을 겪고 있다. 그러하여 본 연구에서는 기술이전에 영향을 주는 변수들을 국가 R&D 정보지식포털 NTIS (National Science & Technology Information Service)에서 수집된 데이터를 통해 기술이전에 영향을 끼치는 요인들에 대한 정량적 통계분석을 통해 가설들을 검증하였을 뿐만 아니라 논문들과 정성적 분석을 실시하였다. 더 자세히 말해 2009년 에서 2014년까지 시행 완료된 2,087개의 국가 R&D 과제관련 데이터를 이용하여 가설들을 검정하였다. 기술이전 성과 중 하나의 지표인 기술료를 종속변수로 설정을 하였고 총 특허출원 수, 총 SCI 논문 출판 수, 총 참여연구원 수, 총 연구기간, 총 투자연구비를 독립변수로 설정하여 분석을 진행하였다. 분석 결과 특허출원 유무에 따라 기술이전료에 차이가 있는 것으로 나타났으며, 연구원 수, 연구기간, 그리고 투자연구비의 다른 범주에 따라 기술이전료에 차이가 나는 것으로 나타났다. 마지막으로 분석에 사용된 변수들 중 특허출원, 연구기간 그리고 투자연구비의 규모가 기술이전료에 통계적으로 유의미한 관계가 존재하는 것으로 분석되었다. 위에 제시된 연구결과를 토대로 과제특성을 고려한 정책적 시사점을 제시한다. 먼저 기술이전의 선순환 구조 형성을 위해 누적되어 있는 특허의 활용을 최대화 할수 있는 경영 체계를 도입하는 것이 중요하다. 또한 충분한 연구기간과 투자연구비를 연구자들에게 지원하는 것이 향후 기술이전의 효율성을 높이기 위해서는 중요하다.

메타버스 분야 국가연구개발 동향 분석과 발전 방향

이창무 과학기술연합대학원대학교 2023 국내석사

본 연구는 최근 사회적으로 관심이 많은 메타버스의 우리나라 국가연구개발 과제의 연구동향을 파악하고 연구 효율성 향상을 위한 발전 및 투자 방향에 대해 알아보고자 한다. 기존 메타버스 선행연구들과 다르게 메타버스의 R&D 연구에 초점을 맞추었다. 또한 빅데이터 분석 방법인 텍스트마이닝과 네트워크 분석을 활용해서 현황 분석을 하였다. 분석 대상은 데이터 서비스인 국가과학기술지식정보서비스(NTIS)의 데이터를 활용해서 국가 R&D 연구동향을 분석했다. 분석 절차로는 주요 용어를 바탕으로 빈도분석을 나타냈으며, 워드클라우드를 통해서 키워드를 시각화했다. 그리고 네트워크 분석을 통해서 관련 기술 간의 관계를 파악한 뒤, 네트워크 그래프로 시각화하였다. 연구 결과는 다음과 같다. 빈도분석을 한 결과는 메타버스 R&D에서는 가상현실, 증강현실, 인공지능, 딥러닝, 빅데이터 기술이 많이 포진된 것으로 나타났다. 네트워크 분석 결과는 인공지능, 증강현실, 가상현실, 딥러닝 기술 중심으로 서로 간의 관계가 높았다. 수행기관 분석 결과 메타버스 R&D 수행기관은 한국전자통신연구원, 한국과학기술원, 한국과학기술정보연구원 등으로 나타났다. 이와 같은 분석 결과로 국내 메타버스 R&D에서는 어떤 기술 요소가 포함되는지 그리고 어떤 기술이 관련성이 있고 중요한지 파악할 수 있었다. 이번 결과는 향후 정부 부처와 기관 및 기업에서 향후 메타버스 R&D 수행시 가이드 라인으로 사용할 수 있을 것으로 예상된다. 실제 정부가 메타버스 R&D 정책을 수행하는 과정에서 메타버스 기술 인력 양성을 위해 어떤 분야의 기술에 투자를 할 것인지 파악하고 활용하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 또 어느 기관이 신규 및 계속 과제를 진행하고 있는지 파악할 수 있고, 향후 R&D 예산을 어느 기관이나 분야에 더 투자해야 하는지 방향성을 정하는데 적절한 나침반이 될 것으로 전망된다.

나노물질 및 생체분자 측정을 위한 광학 이미징 기술 연구

박주현 科學技術聯合大學院大學校 2016 국내박사

분자생물학, 질병 진단, 신약 개발, 나노 안전성 등의 나노바이오 응용 연구에 유용한 도구로서 비선형광학 현미경 이미징 기술을 연구하였다. 광학 현미경 기술은 보다 작은 미세 구조의 형상과 특성을 가시화할 수 있도록 이미지 콘트라스트와 공간 분해능을 향상시키기 위한 노력이 이어져 왔다. 본 논문에서는 빛이 가지는 간섭성과 비선형성, 그리고 물질 고유의 분자분광학적 천이 특성을 활용함으로써, 우수한 검출 감도의 다양한 영상 콘트라스트 메커니즘을 실현함과 동시에 광 회절한계를 극복할 수 있는 초고분해능 현미경 이미징 기법을 연구하였다. 하나의 광학 이미징 플랫폼에서에서 여러 종류의 생체 물질 및 분자를 동시에 측정할 수 있도록, 파장가변 간섭성 반스톡스 라만 산란(CARS), 이광자 형광(TPEF)과 2차 조화파 생성(SHG) 이미징 기법이 결합된 멀티모달 비선형광학 현미경 장치를 고안하였다. 제작된 멀티모달 비선형광학 현미경의 응용범위를 확장과 성능 검증을 위해, 나노물질과 생체 의학 영상 이미징에 응용 가능한 다양한 시도를 수행하였다. 쥐(mouse) 혈관 내의 동맥경화 병변에서 멀티모달 비선형광학 이미징을 수행함으로써, 심혈관 질환의 병리학적 단계에서 가장 중요한 지표라고 알려진 엘라스틴(elastin), 콜라겐(collagen) 분포와 지질(lipid)의 무표지(label-free) 이미지와 3차원 영상을 획득하였다. 동맥경화 질병 진행경과에 따른 특정 분자의 분포, 변화와 이동 양상 등의 형태학적 정보를 제공하였다. 무표지 비선형광학 이미징 기술은 동맥경화 질병기전 연구에 기여할 것으로 판단된다. 레이저 비선형분광학의 일종인 순간흡수 분광법을 활용하여, 생물학적 환경 내에 있는 표지되지 않은 단일벽 탄소나노튜브를 실시간 검출하는 현미경 이미징 기술을 개발하였다. 시간 변조된 펌프광으로 조사된 시료에서 관찰되는 조사광의 위상의존(phase-dependent) 변조신호를 lock-in 증폭기를 통해 관찰함으로써, 반도체 및 금속성 탄소나노튜브를 구별해 동시 검출 가능한 레이저 스캐닝 방식의 순간흡수 분광현미경을 구현하였다. 두 유형의 탄소나노튜브가 가진 서로 다른 물리적 및 비선형 광학적 특성에 적합한 펌프광과 조사광의 공명 파장(resonance wavelength) 및 시간 지연을 설정하여 고감도 검출이 가능케 하였다. 반도체성 및 금속성 단일벽 탄소나노튜브 혼합 시료에서 실시간/고감도의 대조 영상을 획득하는데 성공하였으며, 향후 이 기술은 나노입자, 나노막대, 반도체성 나노와이어 및 탄소나노튜브와 같은 나노물질의 검출뿐 아니라, 질병 진단 및 치료 등의 나노바이오 융합연구에 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 광학 현미경의 공간분해능 회절한계를 극복하기 위한 방안으로서, 구조조명 이미징 기법에 기초한 초고분해능 현미경 기술을 연구하였다. 종래와 달리, 기본 개념으로 채택한 구조조명 기법을 레이저 스캐닝 방식의 이미징 시스템과 호환 가능하게 하거나 비형광체 또는 무표지 비선형광학 시료에 적용될 수 있게 하는데 필요한 새로운 원리의 구현 방법을 제안하고 실험적 가능성을 탐색하였다. 최종 목표인 비형광/비선형광학 구조조명 초고분해능 이미징 기법의 개발에 앞서 구조조명 이미징 구현의 기초가 되는 광학이론과 실험장치 기반을 마련하기 위하여, 형광/선형광학 구조조명 이미징 구도에서의 수학학적 이론 체계와 이미지 처리 알고리듬을 개발하여 유효성을 검증하였으며, 이를 활용하여 초고분해능 형광 이미지 데이터를 고속으로 취득할 수 있는 전시야(wide-field) 구조조명 현미경 장비를 실험적으로 구현하였다. 종래의 전시야 주기격자(grating pattern) 투사조명법을 적용할 수 없는 다광자 형광을 비롯한 비선형광학 컨트라스트 기반 현미경에서, 레이저 집속점의 공간 스캔과 적절한 검출 방법을 통해 원리적으로 구조조명 이미징 기법과 동일한 효과를 얻을 수 있는 새로운 방식의 측정 기법을 제안하고 실제 구현에 필요한 광학이론과 측정체계를 정립하였다. 다중변위 공초점 레이저 스캔(sub-pixel confocal laser scanning) 현미경 장치를 설계하여 제작하였으며, 더불어 고안된 2차원 모방 구조조명 이미지 측정법 및 데이터 프로세싱 기술을 나노입자에 대한 초고분해능 이미징에 의 적용함으로써 제안 기술을 실험적으로 검증하였다. 비형광체와 같이 광 간섭성을 갖는 시료에 대한 구조조명 이미징을 취급하기 위하여, 간섭성 결상 이론에 바탕을 둔 수학적 모델링과 이에 부합되는 구조조명 원시 이미지 취득법 및 초고분해능 이미지 복원 알고리듬을 개발하였다. 우선, 기존의 간섭성 구조조명 이미징 기술이 가진 초고분해능 비등방성(anisotropy) 문제를 개선하기 위한 방안으로서, 직교 2-방위 구조조명 방식 대신 육각 격자 3-방위 구조조명을 채택한 접근법을 개발하였다. 공간분해능 시험 표적에 대한 전산 시뮬레이션 분석 결과, 종래에 최대 28 %에 달하는 비등방성을 보이던 횡방향 공간분해능 향상도가 제안 기술을 적용할 경우 약 8 % 이내로 성능 저하를 억제할 수 있음을 보였다. 라만 분자진동 콘트라스트를 제공하는 CARS 현미경 기술의 공간분해능을 향상할 수 있는 2차원 위상정합 비선형광학 구조조명 이미징 기술을 연구하였다. 종래에 제안된 1차원 위상정합 비선형광학 구조조명 현미경에서는 불가능한 2차원 초고분해능 CARS 현미경을 구현하기 위해 구조화된 조명 설계를 제안하였다. 비선형광학 신호 생성이 가능한 2차원 위상정합(phase matching) 구조조명 광학구도의 고안하였으며, 간섭성 이미징 모델에 기초한 CARS 이미지 데이터 취득법 및 수식화 체계를 도출하였다. CARS 컨트라스트 시험 표적에 대한 이미징 시뮬레이션을 수행한 결과, 종래 CARS 전시야 시스템 보다 공간분해능이 최대를 2.7배 증가함을 증명하였다. 본 논문에서 제안된 공간 분해능 향상 연구는 회절 한계를 넘어서 고해상도를 요구하는 다양한 비선형광학 이미징에 유용하게 활용 및 응용이 가능하리라 예상된다.

빅데이터 분석방법을 활용한 사용후핵연료 처리기술의 핵확산저항성 연구환경 변화와 사회적 인식동향 분석

정지송 과학기술연합대학원대학교 2021 국내석사