과학기술의 발달로 다양한 암 치료 방법이 개발되면서 암 생존율은 높아지고 있는 추세다. 그러나 암 전이는 암 치료, 소위 완치를 향해 가는 길의 가장 큰 걸림돌이다. 다양한 요인이 있지만 종양이 커지면서 내부에 쌓이는 압력이 암세포 전이에 관여한다고 알려졌지만 살아 있는 종양 내부 압력을 관찰하기가 쉽지 않았다. 기초과학연구원(IBS) 나노의학 연구단, 미국 샌프란시스코 캘리포니아대(UCSF) 공동 연구팀은 자기공명영상(MRI)으로 종양 내부 압력을 처음으로 측정해 암 전이 가능성을 가진 세포 위치를 밀리미터(㎜)보다 작은 해상도로 미리 알아낼 수 있는 ‘엠큐브 센서’를 개발했다고 12일 밝혔다. 이 연구 결과는 나노과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’에 실렸다. 기존에는 암 조직에 가해지는 압력을 확인하기 위해 주로 빛을 이용한 센서나 현미경을 사용했다. 그러나 이런 방법으로는 빛이 잘 도달하지 않는 깊은 곳이나 살아 있는 동물의 종양을 오랜 시간 관찰하기는 쉽지 않았다. 그래서 연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 MRI로 종양 내부 특정 부위에 가해지는 압력 변화를 장기간 관찰하는 기술을 개발했다. 연구팀이 개발한 엠큐브 센서는 신체에 안전한 알지네이트 하이드로젤 안에 작은 자성 나노입자를 넣은 구조다. 알지네이트 하이드로젤은 해조류에서 유래한 물질을 이용한 수분 함유 고분자 소재로 생체적합성과 높은 수분 보유력, 구조 조절성이 좋아 상처 드레싱, 경구 약물 전달체, 세포 배양 지지체, 웨어러블 바이오센서 등에 활용된다. 외부 압력을 받은 하이드로젤이 수축하면 자성 나노입자 주변 물 분자 환경이 달라지면서 MRI 신호가 변한다. 연구팀은 이 원리를 이용해 종양 특성을 모사한 3차원 세포 배양체인 종양 오가노이드와 동물 실험으로 종양 내부 압력 스트레스 변화에 따른 암세포 반응을 추적했다. 그 결과, 암에 축적된 스트레스 변화 속도가 암세포 전이 변화에 영향을 줄 수 있다는 것을 발견했다. 암세포에 가해지는 압력이 천천히 증가할 때는 암세포에 뚜렷한 변화가 나타나지 않았지만 급격한 압력 스트레스 증가에 노출된 암세포에서는 생리적 불균형 상태인 산화 스트레스가 강하게 발생했고 물리적 자극에 반응하는 YAP/TAZ 유전자 발현이 증가했다. 또 세포 간 연결이 느슨해지고 이동성과 침습성이 높아지는 상피-간엽 형질전환(EMT) 과정이 촉진됐다. EMT는 암세포가 원래 조직에서 떨어져 나와 다른 장기로 퍼지는 전이 과정에 관여하는 핵심 원리 중 하나다. 연구팀은 이를 통해 종양 내부에 압력이 급격히 쌓이면 암세포가 전이에 유리한 성질을 갖게 될 수 있음을 규명하고 암 전이의 새로운 기전을 제시했다. 연구를 이끈 천진우 IBS 단장은 “이번 연구는 살아 있는 종양의 ‘보이지 않는 힘’을 MRI로 추적하고 암세포에 작용하는 이런 압력 스트레스 변화가 전이 성향과 밀접하게 연결돼 있음을 밝혀냈다는 점에 의미가 크다”며 “엠큐브 센서는 암 전이뿐 아니라 조직 재생, 염증, 섬유화 등 다양한 생명 현상에서 물리적 힘이 어떤 역할을 하는지 밝히는 데 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

[배틀라인 3줄 요약]● 한화가 인수한 미국 필리조선소가 미사일방어청(MDA)의 20억달러 규모 MRIV(해상 미사일 시험 계측선) 사업을 수주하며 미국 국방 조선·시험지원 공급망에 본격 진입했다.● MRIV는 골든돔 전용 함정이 아니라 미사일 비행시험을 추적·계측하는 특수목적선으로, 골든돔 센서·요격체계의 시험평가를 해상에서 지원하는 역할을 맡는다.● 이번 수주 의미는는 미국 국방 특수임무선 실적을 확보하고, 향후 군수지원함·잠수함지원선 등으로 사업을 확대할 수 있는 교두보를 마련했다는 데 있다. 한화그룹이 인수한 미국 필리조선소가 미국 미사일방어청(MDA)의 미사일 비행시험을 추적·계측하고 도널드 트럼프 행정부의 ‘골든돔’ 본토 방어 구상도 지원할 특수목적선 건조에 나선다. 미 교통부는 17일(현지시간) 필라델피조선소에서 ‘해상 미사일 시험 계측선(MRIV)’ 2척을 건조하는 데 20억 달러(약 3조원)를 투입한다고 발표했다. 필리조선소가 선박을 건조하고 미 선박관리업체 토트 서비스(TOTE Services)가 선박건조관리자(VCM)를 맡는다. 1번선은 2030년 6월 인도될 예정이다. 러셀 보트 미 백악관 예산관리국(OMB) 국장은 현지 행사에서 “이 새로운 선박은 미국의 해양 지배력 회복을 위한 대통령의 정책을 지원할 뿐만 아니라 미국 전역의 ‘골든돔’ 미사일 방어 시스템도 지원할 것”이라고 말했다. 골든돔 프로젝트는 트럼프 행정부가 미국 본토 방어의 핵심과제로 추진하는 차세대 공중미사일 방어 체계다. 이번 수주의 의미는 한국 기업이 소유한 미국 조선소가 미사일방어 시험지원선을 건조하며 미국 국방 조선·시험지원 공급망에 첫발을 디뎠다는 점에 있다. 요격함 아닌 미사일 시험의 ‘눈과 귀’MRIV는 미사일을 직접 요격하는 전투함이나 골든돔 전용선이 아니다. 태평양 요격시험에서 표적과 요격체의 비행 궤적을 추적하고 원격측정 자료를 수집하며 시험 데이터 분석과 시험장 안전관리를 지원하는 특수목적선이다. 골든돔에 투입될 센서와 요격체계 역시 반복적인 비행시험과 성능 검증을 거쳐야 한다. 이에 따라 1번선인 ‘골든 디펜더’(Golden Defender)는 골든돔 관련 센서와 요격체계의 시험평가를 해상에서 지원하는 역할을 맡게 된다. 신형 계측선 2척은 미사일방어청이 약 50년간 운용해 온 노후 계측선을 대체한다. 트럼프 행정부가 추진하는 골든돔은 탄도미사일뿐 아니라 극초음속무기와 순항미사일 등을 막기 위한 다층 미사일방어체계다. 백악관은 우주 기반 추적센서와 다층 요격체계를 결합하는 구상을 제시하고 있다. ‘한국 조선소’ 아닌 한국 기업 소유 미국 조선소다만 이번 사업을 한국 조선소가 미국 군용선을 직접 수주한 사례로 보는 것은 정확하지 않다. MRIV는 미국 필라델피아에서 미국 인력과 공급망을 활용해 건조된다. 미국 내 생산 원칙을 유지하면서 한국 자본과 조선 생산관리 역량을 현지 산업기반에 접목하는 방식이다. 미국은 조선 기반을 확충하고, 한화는 미국 국방 조선·시험지원 공급망 진입 기반을 확보하게 됐다. 미 교통부는 이번 사업을 트럼프 대통령의 ‘해양 지배력 회복’ 정책과 연계했다. 미 해군이 아닌 교통부 산하 해사청이 국가안보다목적선박(NSMV) 사업에서 검증한 선박건조관리 방식을 적용해 일정과 비용을 관리하는 것도 특징이다. NSMV 생산기반 활용…국방 특수선으로 확대필리조선소는 미 해사청의 해양대학 훈련선(NSMV)을 건조하며 미국 정부 발주선 경험을 축적했다. MRIV도 NSMV 사업에서 검증된 생산라인과 공급망, 숙련인력을 활용해 건조된다. 미 정부는 토트 서비스가 NSMV 사업에서 적용한 선박건조관리 방식을 재도입해 비용과 일정, 성능 위험을 줄일 계획이다. 필리조선소는 그동안 존스법 적용 상선과 훈련선 건조가 주력이었다. 이번 수주를 계기로 사업 영역은 미사일방어청의 국방 특수임무선 분야까지 확대됐다. 구축함·잠수함 등 전투함정 수주는 아니지만, 미국 핵심 국방기관을 고객으로 확보했다는 점에서 의미가 작지 않다. 한화는 2024년 필리조선소를 1억 달러에 인수한 뒤 50억 달러 규모의 시설·인력 투자 계획을 발표했다. 도크와 안벽, 블록 조립시설을 확충하고 디지털 조선·자동화 기술을 도입해 현재 연간 2척 미만인 생산능력을 장기적으로 최대 20척까지 확대한다는 목표다. 다만 이는 설비 투자와 숙련인력 확보가 계획대로 이뤄질 경우 가능한 중장기 계획이다. 특수임무선 교두보…전투함은 장기 과제이번 계약은 한화의 필리조선소 인수 이후 확보한 대표적인 국방 특수선 수주 실적이다. 동시에 한미 조선협력(MASGA)의 상징적 성과 가운데 하나라는 평가도 나온다. MRIV를 일정과 계약 조건에 맞춰 인도하면 군수지원함과 잠수함지원선, 정보수집선 등 비전투 지원함·특수임무선 분야로 실적을 확대할 기반을 마련할 수 있다. 다만 전투함정 시장은 별도의 영역이다. 구축함과 호위함 등에는 미 해군 규격과 보안인가, 전투체계 통합, 군용 품질보증, 무기체계 공급망 인증 등 훨씬 높은 기준이 적용된다. 생산시설 확충과 미국 내 숙련인력 확보도 계속 진행해야 할 과제다. MRIV와 같은 특수임무선에서 군수지원함·잠수함지원선·정보수집선으로 실적을 넓힌 뒤 장기적으로 전투함정 건조 역량을 입증하는 경로가 가장 현실적이라는 평가가 나온다. 결국 이번 수주의 성패는 계약 규모보다 미사일방어청 사업 수행 실적을 축적할 수 있느냐에 달려 있다. 필리조선소가 MRIV를 성공적으로 인도하면 한미 조선협력은 투자와 상선 건조를 넘어 미국 국방 조달체계 안에서 입지를 넓히는 단계로 진입할 가능성이 커질 전망이다.

소변 냄새만으로 전립선암을 높은 정확도로 찾아내는 인공지능(AI) 기반 진단 기술이 최근 개발됐다. 통증을 동반하는 조직검사나 불편함을 호소하는 기존 검사 부담을 줄일 수 있는 새로운 비침습 진단법으로 주목받고 있다. 강남세브란스병원 비뇨의학과 구교철 교수와 이화여대 식품영양학과 박태현 교수 연구팀은 인간의 후각을 모방한 바이오센서와 AI를 결합한 전립선암 진단 플랫폼을 개발했다. 연구 결과는 국제학술지 ACS Biosensors에 게재됐다. 현재 전립선암 선별검사에는 전립선특이항원(PSA) 검사가 널리 활용된다. 필요에 따라 직장수지검사와 MRI, 조직검사 등이 함께 시행되지만, PSA 검사는 전립선비대증이나 전립선염 등 다른 질환에서도 수치가 높게 나타날 수 있어 불필요한 추가 검사로 이어지는 경우가 적지 않다. 직장수지검사는 의사가 직장을 통해 전립선을 촉진하는 검사로, 일부 환자는 심리적·신체적 부담을 호소하기도 한다. 연구팀은 탐지견이 환자의 소변 냄새만으로 전립선암을 높은 정확도로 구별했다는 기존 연구에서 착안했다. 먼저 전립선암 환자의 소변에서 공통적으로 나타나는 휘발성 유기화합물(VOC)을 분석한 뒤, 사람의 후각 수용체를 모방한 바이오 나노 센서에 적용했다. 소변 속 냄새 분자가 후각 수용체와 반응하면 형광 신호가 변화하고, AI가 이 신호를 분석해 전립선암 여부를 판별하는 방식이다. 연구는 전립선암 환자 40명과 정상 대조군 33명 등 총 73명을 대상으로 진행됐다. 연구팀은 총 290개의 소변 샘플을 활용해 교차 검증을 실시하며 AI 모델의 신뢰도를 높였다. 그 결과 전립선암 진단에 핵심적인 역할을 하는 후각 수용체 3종(OR2W1·OR51E1·OR51E2)을 확인했다. 이를 기반으로 개발한 머신러닝 모델의 정확도는 89%였으며, 진단 성능을 평가하는 AUC는 0.964를 기록해 전립선암 환자와 정상인을 높은 수준으로 구분하는 성능을 보였다. 특히 연구팀은 기존 PSA 검사만으로는 파악하기 어려웠던 암의 공격성을 나타내는 글리슨 점수와의 연관성도 확인해 향후 진단뿐 아니라 예후 예측에도 활용 가능성이 있을 것으로 기대했다. 구교철 교수는 “소변을 이용한 간편한 비침습적 검사만으로 전립선암 진단 가능성을 제시했다는 점에서 의미가 크다”며 “향후 대규모 임상 연구를 통해 실제 의료 현장에서 활용 가능한 진단 기술로 발전시켜 나갈 계획”이라고 밝혔다. 다만 이번 연구는 제한된 규모의 환자를 대상으로 수행된 만큼 실제 의료 현장에서 기존 검사를 대체하기 위해서는 추가 임상시험과 검증이 필요하다. 그럼에도 간단한 소변 검사만으로 전립선암을 조기에 선별할 수 있는 새로운 진단 기술의 가능성을 제시했다는 점에서 의미 있는 연구로 평가된다.

최근 빈번하게 발생하는 전기차 화재에 대비하고자 한국교통안전공단이 차량 하체 스캔만으로 배터리 안전 상태를 육안으로 확인할 수 있는 첨단 시스템을 구축했다. 교통안전공단은 서울 성산자동차검사소에 친환경차 검사 체계를 구축했다고 21일 밝혔다. 연도별 전기차 등록 현황에 따르면 전기차는 2017년 2만 5108대에서 올해 64만 7446대로 26배 증가했다. 전기차가 늘면서 전기차 화재 또한 2021년 24건에서 2022년 43건, 지난해 72건으로 해마다 늘고 있다. 전기차 화재 원인으로 지목되는 배터리의 안전성을 사전에 점검할 수 있도록 교통안전공단은 기존 검사 체계를 리모델링했다. 전기차 배터리는 차량 하부에 있어 외부 충격에 노출될 위험이 큰데 자기공명영상(MRI) 장치처럼 작동하는 카메라가 차량 하부를 스캔하면 차량 소유주가 고화질 이미지로 배터리를 실시간 확인할 수 있다. 현재는 배터리가 의무 검사 대상이 아니지만 내년 2월 배터리 안전성 인증제가 시행되면 활용 폭이 넓어질 것으로 예상된다. 친환경차 전용 검사 라인에는 배터리 발열 상태를 확인할 수 있는 열화상 카메라도 설치했다. 이 외에 급속 충전 횟수, 셀간 전압 및 온도 등 배터리 성능 검사, 전기 안전성 검사, 주행 안전에 필요한 레이더 센서(차량 거리와 속도를 측정하는 센서) 및 주행 경고음(보행자 안전을 위한 가상 엔진 소음) 성능 검사 시설을 갖췄다. 교통안전공단은 연내에 서울 구로검사소, 부산 해운대감사소에도 첨단 시스템을 추가로 설치해 다음달 말부터 전기차 관련 특화 검사를 실시할 예정이다. 전기차는 타이어 관리에도 더 신경 써야 한다. 교통안전공단이 2021~2023년 검사소에서 실시한 자동차 검사 데이터를 분석했더니 동일 모델 내연기관차보다 전기차의 중량이 약 1.2배 무거워 타이어 마모가 심한 것으로 확인됐다. 타이어 결함률은 같은 차량의 내연기관 모델이 0.34%인데, 전기 모델은 0.72%로 두 배 넘게 차이 나기도 했다. 이와 별개로 교통안전공단은 친환경 버스 2만 3611대에 대한 안전 검사를 마쳤다. 수소와 압축천연가스(CNG) 버스 내압 용기와 연료 장치의 안전 상태를 집중 점검한 결과, 가스 누출 등 1123대의 버스에서 결함을 확인해 선제 조치했다. 점검을 통해 노후 버스 80대는 조기 폐차를 유도했다. 수소 버스 연료 시스템의 누출이 발견된 버스 제작사에는 부품 교체를 안내했다. 정용식 교통안전공단 이사장은 “전기차 및 첨단 자동차에 대한 검사 수요가 늘어남에 따라 국민이 자동차의 안전성을 신뢰하고 운전할 수 있도록 검사 인프라를 지속적으로 강화하겠다”고 밝혔다.

국내 연구진이 수술용 실(봉합사)을 겸한 체내 삽입형 측정센서를 개발해 주목받고 있다. 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇공학전공, 스위스 취리히연방공과대(ETH) 공동연구팀은 수술용 실처럼 인체 부작용 없이 체내 삽입이 가능할 뿐만 아니라 수술 부위를 직접 봉합도 가능한 봉합사형 유연변형 센서를 개발했다고 5일 밝혔다. 이번 연구결과는 전자공학 분야 국제학술지 ‘네이처 일렉트로닉스’에 실렸다. 코로나19 상황이 계속되고 있지만 날씨가 따뜻해지면서 야외 활동을 즐기려는 이들이 늘고 있다. 야외 활동의 증가로 인해 인대, 힘줄 등 결합조직 관련 질환이 급속하게 증가하고 있다. 다른 신체부위도 마찬가지이지만 이들 부위는 조직 특성과 재생 능력이 다르기 때문에 치료와 재활시 지속적인 모니터링으로 환자 맞춤형 의료서비스가 필요하다. 현재도 재활 중에 조직의 변화와 움직임을 모니터링하기 위해 자기공명영상(MRI), 컴퓨터단층촬영(CT), 초음파 같은 영상의학 기술이 활용되고 있지만 실시간 측정이 어렵다. 실시간 관찰을 위해 체내삽입형 유연전자소자가 개발되고 있지만 이질적인 물체인 전자소자를 인체 내에 오랫 동안 삽입하기도 힘들고 특정 조직에 장기간 고정시키기도 쉽지 않다.연구팀은 섬유성분을 이용한 봉합사형 체내 삽입 무선 스트레인 센서를 개발했다. 전자소자이면서 수술에도 사용할 수 있기 때문에 원하는 조직에 효과적으로 고정시켜 일정 기간 모니터링이 가능하다. 또 배터리가 필요없는 수동형 무선통신 체계를 갖추고 있어서 무선으로 실시간 데이터 전송이 가능하다. 실제로 연구팀은 이번에 개발한 봉합사형 센서를 이용해 아킬레스건을 손상시킨 미니피그를 대상으로 수술을 실시한 결과 봉합과 고정이 효과적으로 이뤄졌으며 조직의 움직임을 실시간으로 측정할 수 있다는 점이 확인됐다. 또 체내 삽입 후 3주가 지난 뒤에도 무선센서는 높은 안정성으로 정상작동하는 것이 관찰되기도 했다. 이재홍 DGIST 교수는 “이번 연구결과는 체내 삽입형 전자소자를 직접 봉합이 가능한 형태로 개발해 기존 관련 기술의 한계를 극복하고 체내 삽입형 전자소자의 실제 임상 적용을 앞당기는데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

경북대 연구진이 소량의 혈액으로 대장암을 간단?신속하게 진단할 수 있는 새로운 분석방법을 개발했다. 경북대 화학과 이혜진 교수와 이상혁 박사과정생, 한국과학기술연구원 이지은 책임연구원이 이끄는 연구팀이 대장암 진단 바이오마커로 알려진 단백질 ‘hnRNP A1’의 혈액 내 존재 양을 간단하게 측정해 대장암 유무를 진단하는 분석방법을 개발했다. 이 연구 결과는 분석화학분야 최고 권위 국제학술지인 ‘바이오센서 및 바이오일렉트로닉스’ 15일자에 게재됐다. 현재 대장암 진단 검진 방법인 MRI, CT, 대장내시경 등은 유용성에도 불구하고 진료비가 고가이며, 진단 과정이 번거롭고 오래 걸리는 단점이 있다. 이로 인해 증상이 거의 나타나지 않는 대장암 초기에 검진시기를 놓쳐 암이 상당히 진행된 뒤에 발견되는 경우가 많다. 이혜진 교수팀은 혈액 시료 안에 존재하는 ‘hnRNP A1’을 선택적으로 민감하게 분석할 수 있는 샌드위치 형태의 진단 플랫폼을 개발했다. ‘hnRNP A1’은 대장암 질환 및 치료 반응을 예측할 수 있는 바이오마커(생물학적 지표)로 알려져 있지만, 검출 방법은 ‘효소결합 면역흡착검사 키트’를 제외하고 거의 없다. 이 교수팀은 ‘hnRNP A1’과 특이적으로 강하게 결합하는 한쌍의 바이오리셉터(DNA 압타머*와 hnRNP A1 항체)를 고안해 타겟물질인 ‘hnRNP A1’과 샌드위치 형태를 형성하도록 유도하고, 타겟물질의 농도 등을 측정하는 SPR(표면 플라즈몬 공명) 바이오센서와 접목해 ‘hnRNP A1’을 정량적으로 분석했다. 이를 대장암 환자 혈액 시료와 대조군으로 정상인 혈액 시료에 적용해 ‘hnRNP A1’의 측정량과 대장암 유무 상관관계를 규명했다. 현재 시판 중인 ‘hnRNP A1 효소결합 면역흡착검사 키트’와 비교했을 때 혈액 시료의 희석 없이 약 2~3배 정도 더 넓은 검출 농도 범위를 가지는 것도 확인했다. 이혜진 교수는 “나노바이오 및 다양한 화학기술을 융합한 새로운 플랫폼의 진단 기술 개발로, 대장암의 조기 진단 현실화 가능성을 제시했다. 진단키트화하여 대장암 뿐만 아니라 난치성 암에 적용한다면 암 발생률을 획기적으로 낮출 수 있을 것으로 예상된다”라며 “향후 4대 중증 질환 중 하나인 뇌혈관 질환 조기 진단에 활용 가능한 플랫폼으로 확대할 계획이다”라고 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 KIST 기관고유사업의 지원을 받아 수행했다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

의료계도 몇 년 전부터 인공지능에 대한 논의가 활발합니다. 특히 큰 주목을 받았던 것은 IBM의 왓슨처럼 질병을 진단하고 치료법까지 제시할 수 있는 인공지능입니다. 일부에서는 인공지능이 결국 의사를 대체할 수 있을 것이라는 섣부른 전망까지 나왔습니다. 물론 인공지능이 미래를 선도할 혁신 기술이라는 점은 분명하지만, 아직 한계도 분명합니다. 지난 몇 년간 왓슨의 성과는 기대에 미치지 못했습니다. 큰 기대와는 달리 많은 의료 기관에서 왓슨이 암 치료에 큰 도움을 주지 못했기 때문입니다. 왓슨이 제시한 치료법은 일부 암에서는 의사와 일치율이 높았지만, 일부는 상당히 다른 것으로 나타나 실제 의료 현장에서 의사를 대신할 수 있는지에 대해 의문이 제기되고 있습니다. 더구나 다양한 의료 업무에 투입할 수 있는 의사와는 달리 AI 의사가 투입될 수 있는 작업은 질병의 진단이나 치료법 제시처럼 매우 제한적이기 때문에 의사를 대체한다는 것은 당장에 현실성이 떨어지는 이야기입니다. 결국 많은 병원에서 왓슨 프로젝트를 취소하거나 줄이는 등 구조조정에 나서고 있습니다. 이런 시행착오를 겪는 이유는 인공지능의 기술 수준이 아직 기대에 미치지 못할 뿐 아니라 실제 의료 현장에 알맞게 적용하는 노하우가 부족하기 때문일 것입니다. IBM 왓슨 역시 이런 과정을 겪으면서 문제점을 보완하고 서비스 품질을 높이고 있으며 많은 연구자가 의료 현장에서 실질적 도움을 줄 수 있는 인공지능 적용 방식을 고민하고 있습니다. 예를 들어 질병 진단을 위한 의료 이미지 개선 및 판독이 그런 사례입니다. CT나 MRI 이미지를 판독하는 인공지능은 이미 많은 연구가 진행됐습니다. 다만 의사를 대체하기보다 의사의 정확한 진단을 돕고 혹시 모를 실수를 방지하는 쪽으로 발전할 것으로 예상됩니다. 여기에 한 걸음 더 나아가 일부 연구자들은 인공지능을 통해 의료용 이미지의 품질을 높일 수 있다고 생각하고 있습니다. 스위스 취리히 연방 공과대학 및 취리히 대학 과학자들은 광음향(Optoacoustics) 이미지 기술에 딥러닝 기반의 인공지능을 접목해 비용을 절감할 수 있는 방법을 개발했습니다. 광음향은 짧은 파장의 레이저를 조직에 쏜 다음 그 에너지가 조직에 흡수되면서 나오는 음파를 다시 이미지로 바꾸는 기술입니다. 기존의 CT나 MRI와는 달리 조영제 같은 약물 없이도 혈관이나 조직의 변화를 실시간으로 파악할 수 있으며 정교한 3차원 이미지를 얻으면서도 방사선 노출이 없다는 점이 큰 장점이지만, 고품질의 이미지를 얻기 위해서는 매우 많은 수의 센서가 필요해 가격이 올라간다는 점이 보급을 가로막는 단점이었습니다. 연구팀은 적은 수의 센서로 얻어진 광음향 이미지를 더 높은 품질로 개선하는 딥러닝 기술을 개발했습니다. 같은 대상을 32/128/512개의 센서로 촬영한 후 이를 학습시켜 32/128 센서 이미지를 더 고품질의 이미지로 복원한 것입니다. 저해상도 사진을 고해상도 사진으로 바꾸는 인공지능과 같은 방식입니다. 연구 결과 딥러닝 기반 인공지능이 이미지의 품질을 상당히 높일 수 있는 것으로 나타났습니다.(사진) 이를 통해서 저렴한 광음향 이미지 기기 개발이나 혹은 기존의 광음향 이미지의 품질 개선이 가능할 것으로 기대됩니다. 이 연구는 저널(Nature Machine Intelligence)에 발표됐습니다. 다른 여러 분야와 마찬가지로 의료 부분에서 인공지능 적용은 이제 걸음마 단계입니다. 아직 최적의 방법이 무엇인지 아무도 알지 못합니다. 하지만 인공지능의 학습하는 것처럼 시행착오를 통해 많은 것을 배우고 개선할 수 있습니다. 인공지능이 의료 현장에 가져올 변화는 사람을 대체하는 것이 아니라 의료진과 환자를 도와 최적의 의료 서비스를 제공하는 것이어야 합니다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

의료비 가계 부담 2017년 OECD 4위 文케어 후 3600만명 2조 2000억 수혜 소아당뇨(제1형 당뇨) 어린이 환자의 혈당을 측정하면 혈당값이 보호자에게 즉시 전송되는 최신형 혈당관리 기기에 건강보험이 적용된다. 또 11월부터 흉부·복부 자기공명영상(MRI) 검사에도 건강보험이 적용돼 검사비가 3분의1 수준으로 줄어든다. 보건복지부는 25일 건강보험정책심의위원회를 열어 건강보험 적용 항목을 확대했다고 밝혔다. 소아당뇨 환자의 혈당관리에 사용하는 ‘연속혈당측정기’는 피부에 센서를 부착해 실시간으로 혈당 변화량을 측정하는 기기다. 측정한 혈당값은 스마트폰 앱으로 전송돼 보호자가 원거리에서도 아이의 혈당을 관리할 수 있다. 이 기기가 없었을 때는 하루에도 열 번 넘게 채혈을 해 혈당량을 측정해야 했다. 체내에 인슐린을 자동 주입하는 ‘인슐린자동주입기’에도 건강보험이 적용된다. 매번 주사로 인슐린을 주입해야 했을 때는 부모가 아이에게 주사를 놓기 위해 몇 번씩 학교를 찾아와야 했다. 챙겨 줄 사람이 없는 아이는 혼자서 주사를 놓아야 했다. 하지만 가격이 비싸 누구나 이 기기를 사용할 순 없었다. 연속혈당측정기 기준금액은 84만원(1년 기준), 인슐린자동주입기는 170만원(5년 기준)이다. 소아당뇨 자녀를 둔 한국1형당뇨환우회 대표 김미영씨는 “형편이 어려운 한부모 가정이나 맞벌이 가정의 아이는 이런 기기에 접근조차 할 수 없었고, 학교에 가면 부모의 도움을 받기 어려워 이중고를 겪었다”고 말했다. 건강보험 적용으로 이제 환자는 기준액 또는 기준액 미만의 실구입가 중 낮은 금액의 30%만 부담하면 된다. 정부는 소아당뇨 환자 1인당 연간 최대 420여만원의 경제적 부담을 낮추는 효과가 있을 것으로 내다봤다. 복부·흉부 MRI 촬영은 검사가 필요한 질환이 있거나 해당 질환이 의심돼 의사가 MRI 정밀 진단이 필요하다고 판단한 경우 건강보험이 적용된다. 환자의 의료비 부담은 현재 평균 49만∼75만원에서 16만∼26만원(골반 조영제 MRI 기준)으로 경감된다. 복지부의 ‘경제협력개발기구(OECD) 보건의료통계 2019’ 자료를 보면 2017년까지만 해도 우리나라 전체 의료비에서 가계가 직접 부담하는 비중은 33.7%로, OECD 평균(20.5%)보다 월등히 높았다. 라트비아(41.8%), 멕시코(41.4%), 그리스(34.8%)에 이어 네 번째로 가계의 의료비 직접 부담이 컸다. 하지만 건강보험 보장성 강화 시행 2년간 가계 부담은 점차 감소하고 있다. 최근 정부의 중간발표를 보면 2017년 8월 문재인 케어 시행 이후 현재까지 건강보험 보장성 강화 혜택을 본 환자는 3600만명으로, 2조 2000억원의 의료비 부담을 던 것으로 나타났다. 이현정 기자 hjlee@seoul.co.kr

소아 당뇨 연속혈당측정기도 혜택 1인당 한해 255만원 아낄 수 있어 내년 1월부터 치료 목적의 고도비만 수술에 건강보험이 적용된다. 이에 따라 최대 1000만원에 이르는 고액의 수술비가 적게는 15% 수준인 150만원까지 낮아진다. 보건복지부는 12일 건강보험 최고의결기구인 건강보험정책심의위원회(건정심)를 열어 고도비만 환자에게 치료를 목적으로 시행하는 각종 수술에 건강보험을 적용하기로 결정했다. 건강보험이 적용되는 비만수술은 미용 목적의 지방흡입술이 아닌 위·장관을 직접 절제해 축소하거나 구조적으로 다르게 이어 붙여 소화과정 자체를 변화시키는 수술이다. 위소매절제술, 문합위우회술, 십이지장치환술, 조절형위밴드술 등이 해당된다. 적용 대상은 생활습관 개선이나 약물 등 내과적 치료로 아무런 효과를 보지 못하는 비만 환자다. 체질량지수(BMI·몸무게를 키의 제곱으로 나눈 값)가 35㎏/㎡ 이상이거나 30㎏/㎡ 이상이면서 고혈압, 당뇨병 등 동반질환이 있는 환자가 대상이다. 현재는 고도비만 수술을 받으면 700만~1000만원의 수술비를 환자 본인이 전액 부담해야 한다. 내년부터 본인부담액이 150만~200만원으로 줄어든다. 정부는 불필요한 수술을 막고 수술 전후 환자 상태에 대한 통합적인 진료를 독려하기 위해 집도의와 내과, 정신과 등 관련 분야 전문의가 함께 모여 환자를 진료할 때 지급하는 ‘비만수술 통합진료료’를 신설할 예정이다. 내년부터 ‘연속혈당측정기’를 사용하는 소아 당뇨병 환자의 부담도 크게 줄어든다. 건정심은 내년 1월부터 제1형 당뇨병 환자가 사용하는 연속혈당측정기 소모품인 ‘연속혈당측정용 센서’에 건강보험을 적용하기로 했다. 연속혈당측정기는 피부에 체내 혈당수치를 측정할 수 있는 센서를 부착해 실시간으로 혈당 변화량을 측정해 알려 주는 기기다. 센서 비용은 1주에 7만∼10만원이 들어 환자 부담이 컸다. 지원 대상은 인슐린 투여가 필요한 제1형 당뇨병 환자다. 제1형 당뇨병은 췌장에서 인슐린이 분비되지 않는 선천성 질환이다. 전체 당뇨병의 10%를 차지하고 환자는 대부분 소아다. 환자는 센서 기준액이나 실구매가 중 낮은 금액의 30%만 부담하면 된다. 1인당 한 해 255만원을 아낄 수 있을 전망이다. 정부는 또 지난 10월부터 뇌·뇌혈관·특수검사 자기공명영상촬영(MRI) 건강보험 적용 이후 손실을 보고 있는 의료기관에 대해 손실보상을 해 주기로 했다. 아울러 내년 4월부터 시간제 간호사가 비정규직으로 고용되지 않도록 병원급 의료기관의 정규직 간호사 채용 의무 비율을 상향 조정하기로 했다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr

혈액과 소변과 같이 몸에서 채취된 체액을 이용해 암을 진단할 수 있는 기술 개발이 활발한 것으로 나타났다. 1일 특허청에 따르면 최근 10년간 체액에 포함된 ‘바이오마커’를 검출해 암을 진단하는 특허출원이 1590건에 달한다. 2007년 59건에 불과하던 관련 기술은 지난해 308건으로 10년만에 5.2배 증가했다.바이오마커는 단백질·DNA·RNA·대사물질 등을 이용해 몸 안의 변화를 체외에서 알아 낼 수 있는 지표로 어떤 특정 질병에 걸렸는지, 얼마나 심한지를 확인할 수 있다. 검사 대상자의 혈액을 채취, 바이오센서가 탑재된 진단키트에서 혈액 바이오마커 양을 검출하고 정상 대조군과 비교해 암 발병 가능성을 판단하는 것이다. 이같은 체외 진단은 내시경·MRI·CT와 같은 의료기기를 이용하거나 암이 의심되는 조직을 떼내 검사하는 체내 진단과 비교해 경제적으로 저렴하고 진단을 위한 불편도 줄일 수 있어 각광받고 있다. 최근 10년간 암별 체외 진단 기술을 보면 폐암이 406건으로 가장 많고, 유방암(386건)·대장암(277건)·위암(270건)·간암(259건)· 전립선암(255건) 순이다. 내국인 출원이 63.9%를 차지한 가운데 내국인 출원 중 연구기관·대학 비중이 67.9%로 가장 높고 기업(19.0%), 공공기관·비영리법인(13.0%) 순이다. 이처럼 연구기관들이 기술 개발을 주도하면서 국내 체외 암 진단 제품 실용화는 더딘 편이다. 곽준영 계측분석심사팀장은 “암을 진단하는 체외진단은 바이오마크를 검출할 수 있는 IT 기술과 바이오마커 개발이 핵심으로 우리나라가 경쟁력을 가질 수 있는 분야”라고 말했다. 대전 박승기 기자 skpark@seoul.co.kr

1590년 네덜란드 안경 제작자인 자카리아스 얀센이 발명한 현미경은 눈에 보이지 않는 미생물과 세포를 관찰할 수 있게 해 생물학을 비약적으로 발전시키는 데 일조했다. 이후 과학자들은 ‘몸속을 효과적으로 관찰할 수 있는’ 기술 개발에 골몰하게 됐다.1895년 독일 물리학자 빌헬름 뢴트겐이 우연히 발견한 엑스선은 사람의 몸속을 들여다볼 수 있게 해준 첫 번째 영상진단 기술이다. 그로부터 80년 정도 지나 엑스선 촬영의 진화인 컴퓨터단층촬영(CT) 기법이 개발됐다. 1971년에 선보인 CT는 원통 모양의 기계에서 엑스선으로 인체 각 부분을 촬영한 뒤 이를 재조합해 영상으로 표시해 보여 주는 것이다. CT를 개발한 앨런 코맥, 고드프리 하운스필드 박사는 1979년 노벨생리의학상을 받았다. CT와 함께 정밀 영상진단에 많이 쓰이는 것이 자기공명영상장치(MRI)다. 폴 라우터버와 피터 맨스필드 박사는 1973년 MRI를 개발한 지 30년 만에 노벨생리의학상을 수상했다. MRI는 CT와는 달리 방사선 피폭 걱정 없이 인체에 무해하고 정확한 방식으로 인체 장기의 영상을 얻을 수 있다는 장점이 있다.MRI는 핵자기공명(NMR)이라는 물리학 원리를 영상화한 기술로, 인체의 70%를 차지하는 물분자를 이루는 수소원자를 이용한다. MRI에 장착된 고감도 자기센서는 신체조직의 물이 만드는 미약한 자기장의 변화를 감지해 내부 코일로 증폭시켜 위치와 세기를 등고선처럼 나타낸다. 이를 컴퓨터가 변환시켜 신체 영상으로 보여 준다. 횡단면만 촬영이 가능한 CT와 달리 종·횡단면을 모두 찍을 수 있는 MRI가 더 선명하게 신체 내부를 볼 수 있다. 좀더 정확한 영상을 얻기 위해 조영제를 활용한다. 조영제는 MRI를 찍기 전 주사해 원하는 부위의 영상을 선명하게 보이게 만드는 약품으로 세포를 현미경으로 관찰하기 전에 염색시키는 것과 같은 원리다. 문제는 기존에 나와 있는 조영제는 질병 발생 부위와 주변 정상 부위를 모두 염색해 병변 부위가 또렷하게 보이지 않게 되는 문제가 있다. 기초과학연구원(IBS) 나노의학연구단 천진우(연세대 화학과 특훈교수) 단장팀이 질병 부위만 선택적으로 찾아내 MRI 신호를 강하게 내보내는 ‘나노MRI 램프’라는 일종의 나노물질 조영제를 개발하고 재료과학 분야 국제학술지 ‘네이처 머티리얼스’ 7일자에 발표했다. 연구팀은 자성물질의 거리에 따라 MRI 신호 강도가 달라지는 자기공명튜너(MRET) 현상을 처음으로 발견했다. 이를 활용해 자성을 띠는 나노입자와 상자성(常磁性) 물질, 생체인자 인식물질로 구성된 나노MRI 램프를 개발했다. 생체인자 인식물질이 암세포 같은 특정 단백질을 인식하면 상자성 물질이 암세포에 가까워지는 대신 자성나노입자와 멀어지면서 나노MRI 램프가 켜지는 방식이다. 이렇게 되면 주변 조직보다 병변 조직이 최대 10배 이상 밝게 보이기 때문에 기존 MRI 조영제를 사용했을 때보다 명확한 고감도 영상을 구현할 수 있다. MRI 검사 후 정확한 진단을 위해 세포나 조직 일부를 떼어내 검사하는 생검도 필요 없게 돼 의료진과 환자의 번거로움이 사라질 수 있다. 실제로 연구팀은 생쥐에게 암을 유발시킨 뒤 나노MRI 램프와 기존 조영제로 진단을 실시한 결과 나노MRI 램프가 암 발병 부위를 정확하고 선명하게 보여 주는 것을 확인했다. 천 단장은 “나노MRI 램프는 기존의 MRI 진단보다 높은 정확도와 민감도를 갖고 있어 분자 수준에서 질병을 관찰하고 진단하는 영상진단의 신개념을 제시한 것”이라며 “분자들의 결합과 해리 등 상호작용을 관찰할 수 있기 때문에 의학 분야뿐만 아니라 다양한 생명현상 연구에 도움을 받을 수 있다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

청진기는 아주 오래전부터 기본적인 진단 기기로 사용됐다. 이점은 CT나 MRI 같은 최신 의료기기가 개발된 현재도 마찬가지다. 심장과 폐, 그리고 신체의 다른 부분에서 전파되는 소리를 청진기를 통해 쉽게 들을 수 있을 뿐 아니라 다른 검사 방법으로는 알 수 없는 귀중한 정보를 제공하기 때문이다. 하지만 현재의 아날로그 청진기는 항상 의사가 직접 들어야 하는 불편함이 존재한다. 동시에 체내에서 나오는 음파를 피부를 통해서 들어야 했고 계속해서 청진음을 듣기는 곤란하다는 문제도 있었다. MIT의 과학자들은 이 문제를 해결할 획기적인 방법을 제시했다. 이들이 개발한 작은 센서는 아몬드보다 조금 더 큰 크기로 쉽게 삼킬 수 있다. 일단 삼키면 위 안에서 1-2일 정도 머물면서 심장과 폐, 그리고 주변 장기에서 나오는 소리를 녹음해 3m 거리에 무선으로 전송할 수 있다. 수명이 다한 센서는 대변과 같이 배출된다. 이 센서의 장점은 몸속에서 직접 소리를 듣는다는 것 이외에도 환자의 상태를 계속해서 모니터링할 수 있다는 것이다. 따라서 환자의 호흡이나 심장 박동에 심각한 문제가 발생한 경우 의료진에게 경고를 보내 즉각 조치하게 만들 수 있다. 여기에 청진음을 녹음하면 과거 상태에 이상이 있었는지, 혹은 상태가 악화되거나 호전되는 것을 실시간으로 알아낼 수도 있다. 경증 환자나 건강한 일반인은 이런 고가의 센서를 굳이 사용할 필요없이 진료 시에만 간단하게 청진해도 문제없을 것이다. 그러나 집중적인 관리가 필요한 중환자의 경우 상당한 도움이 될 수도 있다. 연구팀은 현재 돼지를 상대로 한 동물 실험을 진행 중에 있는데, 안전성과 성능이 확보되면 사람을 대상으로 임상 시험을 진행할 계획이다. 현재 삼킬 수 있는 진단 기기 중 대표적인 것은 캡슐 내시경이다. 캡슐 내시경은 기존의 내시경을 대체하기보다는, 상호 보완하는 진단 방법으로 발전하고 있다. 마찬가지로 청진기 센서 역시 기존의 청진기를 대체하지는 않지만, 의료진에게 더 많은 정보를 제공할 것이다. 그리고 언젠가는 이런 삼킬 수 있는 기기들이 질병을 진단하는 것은 물론이고 치료까지 가능한 미래가 올지도 모른다. 고든 정 통신원 jjy0501@naver.com　　

#사례1 직장인 김승민씨는 스마트폰으로 1만원짜리 블루투스형 비콘(근거리 무선통신장치)을 다운로드받았다. 오늘은 아침 운동 겸 자동차를 몰지 않고 40분간 걸어서 회사로 갔다. 비콘은 이를 인식해 40분에 대한 김씨의 운동 칼로리를 전기에너지로 환산해 복지 포인트로 적립했다. 엘리베이터 대신 계단을 택한 김씨는 층별로 장착된 비콘 센서 시스템을 통해 센서 앞을 지나갈 때마다 또다시 복지 포인트를 올렸다. 회사에서 회의실로 이동하게 돼 자리를 비우자 컴퓨터와 프린트의 전원이 자동으로 꺼진다. 김씨는 이렇게 에너지 절감을 통해 적립된 복지 포인트를 스마트폰으로 확인한 뒤 집에 들어가는 길에 시원한 맥주를 사 마셨다. #사례2 A병원은 모든 냉난방 시스템과 조명 등이 정보통신기술(ICT) 시스템을 통해 실시간으로 모니터링되고 있다. 환자에게 쾌적한 환경을 제공하기 위해 온도와 습도를 일정하게 유지하면서도 통신사로부터 제공받은 원격자동검침솔루션과 건물 내 다양한 센서 장착을 통해 불필요한 공간의 자동 전등 소등과 에너지 누출 등 각종 전력정보를 즉시 수집, 공급해 에너지 비용을 낮추고 있다. 한층 똑똑해진 ICT가 에너지와 접목돼 현실화되고 있는 사례다. 소비자들은 저렴한 비용으로 에너지 절감 장치를 구매해 스스로 에너지를 아끼고 절감 노력을 복지 혜택으로 돌려받아 참여율을 높인다. 병원, 공장 등 기업들은 사물인터넷(IoT)과 공장에너지통합관리시스템(FEMS)을 연계해 에너지 누수를 막고 사용패턴을 분석해 최적의 상태로 에너지를 운용할 수 있다. ●‘에너지 게놈 지도’ 만들어야 정제호 포스코 경영연구원 수석연구원은 “스마트 빅뱅 속에 모든 에너지 정보가 다양한 센서를 통해 확보되고 효율적으로 관리되는 제조·에너지 융합이 시작됐다”면서 “특히 ICT를 통해 에너지 분야도 인간의 유전자처럼 ‘에너지 게놈 지도’를 그려 필요한 곳에 필요한 만큼 쓰는 에너지 시계(視界)가 확보돼야 한다”고 강조했다. 이일우 한국전자통신연구원 실장은 “에너지를 효율적으로 쓰자고 애국심에 호소해봐야 의미가 없다”며 “저렴한 통신 인프라를 이용해 대폭 확대된 에너지 서비스를 사용자가 행동으로 인식하고 복지 포인트 등 금전적 보상이 이뤄져야 참여를 이끌어낼 수 있다”고 말했다. 실제 통신사 KT는 전략적으로 ‘스마트 에너지’를 5대 미래 사업으로 키우고 있다. 조상욱 KT 미래융합사업추진실 상무보는 “에너지의 생산·거래·소비 과정에서 발생하는 방대한 데이터와 ICT의 결합으로 정확한 에너지 수요 예측과 비용 절감 극대화 등의 에너지 최적화 효과를 창출할 수 있다”고 역설했다. ICT를 포함한 에너지 융복합이 에너지산업의 지속성장에 있어 핵심 과제로 떠오르고 있다. 셰일가스 증산에서 비롯된 유가 하락과 신재생 에너지의 확산, 기후 변화 대응 등은 에너지사들의 수익성 악화에 따른 투자 부진으로 에너지 산업의 경쟁력마저 약화시키는 상황이다. ●“정부는 신뢰성 있는 ICT 정책을” 한전 경제경영연구원(KEMRI)은 에너지 융·복합 시대가 가져올 시사점과 향후 지향점을 모색하기 위해 ‘에너지 융·복합 산업의 현재와 미래’란 주제의 심포지엄을 지난달 30일 서울에서 열었다. 행사장에는 산학연 종사자 150여명이 참석해 ICT 등 이종 산업과의 융·복합을 위한 사업 추진 전략을 공유하고 미래 신성장 방향에 대해 활발하게 논의했다. 이재훈 한국산업기술대 총장은 “에너지산업에 ICT 및 신기술을 융합한 혁신적 서비스 제공으로 위기를 기회로 만들어야 한다”면서 “자생력이 부족한 초기 시장 조성을 위해 민관 협업과 에너지 신산업 육성법 제정, 전기사업법 등 관련 법 개정을 통해 시장 변화를 반영해야 한다”고 말했다. 기업들은 투자 결정 과정에서 예측 가능하고 신뢰성 있는 정책을 만들어 달라고 정부에 제안했다. 박민혁 한전 신산업연구팀장은 “계량기 등 전력인프라 운영을 통해 확보되는 다양한 빅데이터를 활용해 경제적(요금)이고 편리하게 소비자들이 이용할 수 있는 모델을 개발하고 있다”고 말했다. 김현제 에너지경제연구원 정책연구실장은 “획기적인 변화를 일으킬 융·복합 신기술을 받아들일 소비자들의 수용성 부분에 대한 연구가 더 필요하다”고 조언했다. 강주리 기자 jurik@seoul.co.kr

얼굴 표정, 텔레파시, 육감 등을 이용해 상대방의 생각과 감정을 정확히 읽어내는 ‘독심술’이 더 이상 초능력 영역이 머무르지 않을 것 같다. TV, 컴퓨터, 조명 등 여러 가전 제품에 폭넓게 활용되는 LED(Light-Emitting Diod), 즉 ‘발광다이오드’를 이용해 사람의 생각을 읽어내는 최첨단 ‘뇌신경 스캐너’가 개발돼 관심이 집중되고 있다. 영국 일간지 데일리메일의 30일(현지시간) 보도에 따르면, 미국 워싱턴 대학교 연구진이 ‘발광다이오드’를 상대방 뇌로 투영해 일정한 생각 흐름 패턴을 감지해내는 스캔 장치를 개발했다. 이 장치는 기본적으로 막대한 케이블로 연결된 ‘거대 모자’ 형태로 되어있다. 흡사 고전공포영화인 프랑켄슈타인에 나오는 과학 장치를 연상시키는 이 모자는 수많은 발광 다이오드센서로 구성되어있고 여기서 나온 빛이 착용자의 머리를 투과해 뇌 조직 역동적 변화를 색상으로 감지해내도록 되어있다. 즉, 뇌 신경세포 움직임을 실시간으로 감지해 이를 패턴화하는 것인데 착용자가 어떤 질문이나 특정 상황을 마주했을때 뇌에서 발생되는 각종 움직임, 분비물을 정확히 알아낸다. 그야말로 ‘생각을 읽어내는 기계’인 셈이다. 이 장치는 최근 10년간 연구되어온 ‘확산 광학 단층 촬영’(diffuse optical tomography) 기술을 뇌 영역으로 확장시킨 것이다. 어떻게 보면 고주파를 이용해 인체 속 수소원자핵을 공명시켜 각 조직에서 나오는 디지털신호를 측정, 이를 컴퓨터로 영상화하는 자기공명영상(MRI) 장치와 유사하지만 이보다 인체에 안전하고 보다 정확하다는 장점이 있다. 통상적으로 뇌 스캔 장치의 우수성은 얼마만큼 많은 빛이 두뇌 속으로 침투할 수 있느냐로 기준이 정해진다. 해당 장치는 기존 MRI 장치와 함께 진행된 비교실험에서 최대 두뇌 속 1㎝ 영역까지 침투해내 우수성을 검증받았다. 또한 이 기술은 CT와 달리 방사선을 사용하지 않기 때문에, 여러 번 측정돼도 건강 상 위험이 발생되지 않으며 MRI에 비해서 휴대성이 용이해 병원에 수술실 내부에 비치해 현장에서 즉시 활용이 가능하다. 즉, 뇌종양 검사부터 자폐증 같은 발달 장애 , 파킨슨병 같은 퇴행성 신경질환 모니터링 분야에 폭 넓게 활용될 것으로 기대된다. 이와 관련해 연구를 주도중인 워싱턴 대학교 조셉 컬버 연구원은 “현재 이 장치의 크기는 구식 전화박스 정도지만 이를 바퀴달린 카트로 이동시킬 수 있는 정도의 크기로 간소화시킬 예정”이라고 밝혔다. 한편 이 연구결과는 광학분야 국제 학술지인 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’에 발표됐다. 사진=Washington University/데일리메일 조우상 기자 wscho@seoul.co.kr

지난 2005년 세계 최고의 논문으로 꼽힌 서울대 교수의 연구성과가 국내 대기업에 의해 상용화된다. 국내 연구진이 개발한 나노기술을 국내 기업이 상용화하는 것은 처음이다. 서울대학교 산학협력재단은 화학생물공학부 현택환 교수가 개발한 ‘균일한 나노입자 대량생산 기술’을 한화석유화학에 43억원을 받고 기술이전한다고 10일 밝혔다. 현 교수는 2004년 12월 균일한 나노입자를 대량으로 값싸게 제조할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발, 과학저널 ‘네이처 머티리얼’에 발표한 바 있다. 그의 논문은 2005년 한 해 동안 전 세계 과학계에서 가장 많이 인용된 논문으로 선정됐다. 나노(10의 -9제곱)입자는 전자소자, 테라비트급 하드 드라이브, 태양전지, 바이오센서, 자기공명영상(MRI) 조영제, 차세대 디스플레이 형광체 등에 필수적으로 쓰이는 재료다. 그러나 물질이 나노크기로 작아지게 되면 조그마한 크기 차이에도 전기적·자기적·광학적·기계적 성질이 시시각각 변하는 특성을 가진다. 이 때문에 나노입자를 산업에 활용하기 위해서는 수많은 나노입자를 동일한 크기로 제조하는 것이 중요하다. 현 교수는 “자성체 나노 입자를 차세대 하드 드라이브인 테라비트급 매체로 만들기 위해서는 10나노미터(10의 -9제곱미터) 정도로 균일하게 배열해야 한다.”면서 “디스플레이나 레이저에 응용할 때도 입자의 균일도가 색상의 선명도를 결정한다.”고 설명했다. 현 교수팀은 값싼 금속염화물과 계면활성제를 반응시켜 얻은 금속-계면활성제 착화합물을 낮은 온도에서 서서히 가열한 후 섭씨 300도 부근의 고온에서 열분해하는 방안을 고안해 냈다. 이 방법을 이용하면 크기별로 입자를 분리하는 과정없이 균일한 나노입자를 제조할 수 있다. 한화석유화학측은 이 기술을 이용해 MRI 조영제 시장에 우선 진출한 후 사업다각화에 적극적으로 활용한다는 계획이다. 이 회사 신사업부문장 조명호 상무는 “신기술을 이용해 MRI 조영제를 개발하면 기존에 힘들었던 뇌 조영 및 치료가 가능할 것”이라며 “3조원 규모에 이르는 조영제 시장에서 최소 2000억∼3000억원 이상의 수익이 기대된다.”고 밝혔다.박건형기자 kitsch@seoul.co.kr

◎통신·의료 분야 획기적 기술혁신/경제성 높아 미·일 개발 경쟁 치열/한국도 향후 10년간 810억 투자 초전도산업이 21세기 ‘황금알을 낳는 거위’로 떠오르면서,고온초전도체 기술개발이 본격화하고 있다. 초전도체는 전기저항없이 전류를 흘릴수 있는 꿈의 소재.87년 액체질소를 섭씨 영하 196도로 냉각시킬때 초전도성을 나타내는 ‘고온초전도체’를 처음 발견한 뒤 세계적인 연구개발이 시작됐다.미국·일본 등 선진국은 이미 지난 10년동안 ‘고온초전도체’의 응용기술 개발에 경쟁적으로 참여해 왔다. 초전도산업은 정보통신이나 반도체산업처럼 새로운 기술혁신을 가져와 인간의 삶을 바꾸어 놓을 수 있기 때문이다.세계 시장 규모도 2010년에는 6백억∼9백억달러,2020년에는 1천5백억∼2천억 달러에 이를 것으로 전망된다. 따라서 국내에서도 과학기술처가 올해부터 10년동안 모두 8백10억원의 연구비를 투입하기로 하는 등 고온초전도기술개발에 박차를 가하고 있다. 초전도체가 적용될 수 있는 분야는 매우 다양하다. 대표적인 것이 초전도박막을이용하여 만드는 ‘초전도양자간섭장치(스퀴드)’.인류가 제작한 자기센서중 감도가 가장 높아 뇌나 심장에서 발생하는 극히 미세한 자기신호까지 검출할 수 있는 기기다.의료진단 장비나 뇌기능 연구에 활용할 수 있다.PCS(개인휴대통신) 등 앞으로의 이동통신용 기지국에 사용되는 고성능 마이크로 필터나 위성통신용소자,초고속 영상정보처리및 통신을 위한 차세대 디지털 소자 등도 초전도체를 응용한 기술로 제작된다. 효율성과 안정성이 높은 고품질의 전력공급에도 초전도체기술이 응용된다.초전도선재를 이용한 송전은 전기저항에 의한 손실이 없으며 발전,송전,배전 등의 장치를 소형화할 수 있다.도시의 지하 송전케이블의 경우,기존의 송전케이블의 6분의 1이하 굵기로도 더 큰 송전용량을 갖게 된다.화재가 없고 환경오염이 없는 고효율소형변압기에도 쓰일수 있다. 자기영상장치(MRI)에도 액체헬륨을 냉매로 사용하는 저온초전도자석이 현재 활용되고 있다.그러나 값비싼 냉매를 사용해야 하며 극저온의 기술이 필요하기 때문에 경제성이 월등한 고온초전도체의 응용기술 개발이 시급하다.

◎86년 처음 발견… 기초·응용연구 활발/고감도 자기장센서 등 상용화 눈앞 「제2의 전기」로 불리는 고온초전도체에 대한 기초 및 응용연구가 경쟁적으로 이뤄지면서 일상생활에 이용될 수 있는 고온초전도기술의 출현이 가시화되고 있다. 지난 86년 처음 발견된 고온초전도체는 간단히 말해 절대영도(섭씨-273도)에서 전기저항이 0이 되는 물질.고온초전도체는 몇가지 산화물과 섭씨 1천도 남짓까지 올릴 수 있는 전기만 있으면 손쉽게 합성할 수 있다는 점에서 물리·화학·재료공학 분야의 주된 연구대상이 돼왔다. 따라서 좀더 높은 임계온도의 초전도체를 발견하려는 과학자들의 노력은 19세기 금맥을 찾아 서부로 몰려드는 금광업자들의 열기에 비유될 정도였다. 한국표준과학연구원은 최근 「고온초전도기술 백서」를 펴내고 하루가 다르게 발전하고 있는 고온초전도체 분야에 대한 최신 국·내외 연구동향을 상세히 소개하고 있다. 이 백서에 따르면 고온초전도물질은 현재 전자파필터 소자등 매우 제한적인 분야에서 상용화되고 있지만 2000년대 초반이 되면 에너지·교통·의료 및 가속기·전자공학 분야에서 광범위하게 쓰일 것으로 전망된다.구체적인 분야로는 핵자기공명단층촬영장치(MRI)·초전도 양자간섭장치·에너지 저장장치·전자기동력선등이 꼽히고 있다. 이 중에서도 박막 제작기술을 이용해 초전도 양자간섭장치를 개발하려는 노력이 가장 활기를 띠고 있다.초전도 양자간섭장치란 기존의 센서들이 따를 수 없는 고감도의 자기장센서로 중력파 검출,심자도 및 뇌자도 측정,재료의 비파괴평가등 극미세의 자기장을 측정하는 모든 분야에 쓰일 차세대 핵심기기. 90년대 들어 미국·일본등 선진국이 이 분야 연구에서 큰 진척을 이루면서 2000년쯤 부분적으로 상용화될 것이란 전망이 나오고 있다.우리나라의 경우 지난 87년 연구를 시작했지만 아직은 초보적인 수준에 머물고 있다. 우리나라는 지난 92년부터 한국과학기술원(KAIST)을 중심으로 고온초전도체를 이용한 마이크로파소자 개발에 착수,위성·무선 통신분야의 핵심장치인 선·원형 형태의 고온초전도 공진기와 필터를 생산해 냈다.