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  • 미세한 맥박에도 반응하는 터치센서 나왔다

    미세한 맥박에도 반응하는 터치센서 나왔다

    국내 연구진이 플렉서블 기기나 웨어러블 기기에도 사용할 수 있는 정밀한 터치센서를 개발했다. 카이스트 전기및전자공학부 윤준보 교수, 서민호 박사팀이 고민감도 투명 유연 포스터치(force touch) 센서를 개발하고 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑서녈 머티리얼즈’ 최신호에 발표했다. 특히 이번 연구결과는 다양한 형태와 곡률에서 적용될 수 있는 플렉서블 기기, 헬스케어 웨어러블 기기에 적용될 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이 때문에 오프라인 저널 뒷면 표지논문으로 실릴 정도로 독창성을 평가받았다. 포스터치 센서는 터치의 위치 정보와 누르는 압력도 인식할 수 있는 기술로 실제 일부 스마트폰에 장착돼 한 번의 터치만으로 다양한 기능을 수행할 수 있음을 보여주고 있다. 기존의 포스터치 센서는 특정 성능에만 집중하기 때문에 민감도, 유연성, 투명도 등 다양한 환경에서 사용할 수 있는 동작 신뢰성을 만족하지 못해 폭넓게 상용화하지 못하는 단점이 있다. 연구팀은 이 같은 문제를 해결하기 위해 공기를 포함한 간격을 줄이기 위해 속이 가득 찬 센서를 개발했다. 이를 위해 센서 내부에 금속 나노입자가 포함된 투명 나노 복합 절연층과 나노층을 개발해 민감하게 반응할 수 있는 투명 유연 포스터치 센서를 제작했다. 이를 통해 볼펜의 터치 정도의약한 힘에도 반응할 수 있는 포스터치를 개발했다. 연구팀은 이번에 개발한 센서를 맥박 모니터링이 가능한 헬스케어 웨어러블 기기에 장착해 실시간으로 맥박을 감지하는데 성공했다. 상용화를 위해 국내 관련 벤처기업과 함께 상용화를 추진할 계획으로 알려졌다. 연구팀 관계자는 “이번 연구는 기존의 기술과 달리 간단한 구조, 공정을 이용해 상용화가 가능한 기술을 개발했으며 실제 사용환경에서도 높은 신뢰 수준으로 작동될 수 있을 것”이라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 타미플루도 안 듣는 내성 독감바이러스 빠르게 검출한다

    타미플루도 안 듣는 내성 독감바이러스 빠르게 검출한다

    찬 바람이 불기 시작하면 많은 사람들이 병원들에서 독감 예방주사를 맞는다. 독감 예방주사를 맞더라도 독감에 걸리는 경우가 있는데 이 때는 항바이러스제인 타미플루를 복용한다. 문제는 최근 타미플루 처방을 받는 사람이 많아지면서 내성 바이러스도 점점 늘고 있는 상황이다. 국내 연구진이 타미플루도 듣지 않는 내성 독감바이러스를 빠르게 검출하는 방법을 개발해 주목받고 있다. 한국생명공학연구원 위해요소감지BNT연구단은 타미플루 내성 바이러스 표면에만 선택적으로 달라붙는 유기물질을 찾아내 이를 바탕으로 한 종이기반 바이오검출장치를 개발하는데 성공했다고 18일 밝혔다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 최신호에 게재됐다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 최근 전 세계적으로 항바이러스제인 타미플루의 사용이 늘어나면서 이에 내성을 보이는 바이러스가 늘어나고 있다. 내성 바이러스는 독감 바이러스인 H275Y형의 표면 단백질에 있는 아미노산 하나가 변이된 돌연변이를 갖고 있다. 타미플루는 바이러스를 확산시키는 역할을 하는 뉴라미니데이즈라는 단백질 기능을 차단해 증식을 억제한다. 문제는 돌연변이가 발생하면 타미플루가 뉴라미니데이즈 확산을 막는 기능이 현저하게 떨어진다. 약효가 떨어진다는 말이다. 그렇기 때문에 독감이 유행하는 시기에는 타미플루 내성 보균자를 신속하게 분류해 내 격리시키는 것이 중요하다. 기존에도 타미플루 내성 바이러스를 구분하는 기술이 있기는 하지만 검체를 확보해 진단을 내리기까지 오랜 시간이 걸린다는 문제가 있다.연구팀은 이런 문제점을 해결하기 위해 우선 타미플루 내성 바이러스 표면에서 변형된 뉴라미니데이즈에만 강하게 결합하는 유기분자를 찾아냈다. 연구팀이 찾아낸 유기분자를 금나노입자와 섞어 놓으면 타미플루 내성 바이러스 표면의 뉴라미니데이즈 돌연변이 단백질과 만났을 때 금나노입자 색이 변하게 된다. 연구팀은 이 유기분자를 종이 형태의 바이오 검출장치에 결합시켜 임상 현장에서도 별도의 분석 없이 콧물 한 방울만으로도 10분 이내에 타미플루 내성 바이러스 감염 여부를 확인할 수 있게 했다. 이 기술을 이용하면 타미플루가 듣는 바이러스와 내성 바이러스의 농도도 알 수 있게 된다는 장점이 있다. 임은경 생명연 박사는 “이번 연구는 기존 유전자 검사를 통한 내성 바이러스 검사법보다 빠르고 간단하게 진단할 수 있어 다양한 현장에서 활용할 수 있을 뿐만 아니라 타미플루 내성 바이러스 치료제 개발에도 도움을 줄 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 암세포 주변까지 관리해 치료효과 높인다

    암세포 주변까지 관리해 치료효과 높인다

    국내 연구진이 암세포 뿐만 아니라 암세포 주변 세포의 면역기능을 높여 재발과 전이의 가능성을 낮추는 기술을 개발해 주목받고 있다. 서울대 화학생물공학부 김병수 교수팀은 암세포 주변에서 인체면역세포인 T세포의 면역기능을 저하시키는 세포들을 제거해 면역세포의 활성을 높일 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 최신호에 실렸다. 1세대 항암제는 화학항암제, 2세대 항암제는 표적항암제로 완치 효과가 기대만큼 높지 않다. 이에 3세대 암치료제로 항체 항암제가 등장해 일부 암에서는 환자 완치라는 놀라운 효과를 보여주고 있다. 다국적 제약사들은 T세포의 암세포 공격력을 약화시키는 단백질에 대한 항체를 개발해 환자 ㅣ료에 사용하고 있기도 하다. 그렇지만 항체 항암제는 암세포에 대한 T세포 기능 저하에만 초점을 맞추고 있어 암세포 주변 다른 세포에 의한 T세포 기능 저하까지는 막지 못하고 있다. 연구팀은 나노입자를 주입해 면역세포 활동을 막는 암세포 주변 M2대식세포와 조절T세포라는 제거하는 기술을 개발했다. 연구팀은 이번에 개발한 나노입자를 현재 사용되는 항체 항암제 중 하나인 PD-L1 항체와 함께 암을 유발시킨 생쥐에게 주사하는 실험을 실시했다. 그 결과 암 조직에서 M2대식세포와 조절T세포의 수가 눈에 띄게 줄어들고 T세포의 활성도 크게 늘어난 것이 관찰됐다. 특히 PD-L1 항체를 단독으로 사용할 때보다 암조직이 현저하게 줄어들어 치료효과도 높아진 것이 확인됐다. 김병수 교수는 “이번 연구는 현재 사용되고 있는 항체 암치료제의 효능을 더욱 높여서 암 환자의 완치율을 높이는데 크게 기여할 것으로 본다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 1분 만에 충전되는 스마트폰 배터리 나온다

    1분 만에 충전되는 스마트폰 배터리 나온다

    현대인의 필수기기로 빼놓을 수 없는 스마트폰. 통화나 문자메시지 뿐만 아니라 게임, 인터넷 검색 등 다양한 용도로 쓰이기 때문에 많은 사람들이 용량이 크고 빨리 충전되는 배터리를 원한다. 리튬 이온 배터리라는 물리적 한계 때문에 충전 시간이나 용량을 늘리는데 한계가 있는데 국내 연구진이 1분 만에 빠르게 충전될 수 있는 배터리 소자를 개발해 화제가 되고 있다. 카이스트 EEWS대학원 신소재공학과 강정구 교수와 강원대 재료공학전공 정형모 교수 공동연구팀은 다공성 금속 산화물 나노입자와 ‘꿈의 신소재’ 그래핀을 이용해 수 십 초 내에 완충(완전충전)이 가능한 배터리 소재를 개발하는데 성공했다고 26일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 최신호에 실렸다. 연구팀이 이번에 개발한 하이브리드 소자는 기존 리튬 이온배터리에 비해 100배 이상 빠른 출력 밀도를 갖고 있어 수 십초 내로 급속충전이 가능해 스마트폰을 비롯한 웨어러블 전자기기용 배터리는 물론 전기자동차에도 활용이 가능할 것으로 기대되고 있다. 현재 각종 전자기기에 쓰이는 리튬 이온 배터리는 넓은 전압 범위와 높은 에너지 밀도를 갖지만 특정 조건에서는 화재나 폭발의 가능성이 높다. 또 전기화학적 반응속도가 느려 충전에 오랜 시간이 걸린다는 한계가 있다. 연구팀은 다공성 금속 산화물 나노 입자가 뭉친 2~3㎚(나노미터) 크기의 나노 클러스터로 이뤄져 있으며 5㎚ 이하의 기공들이 만들어져 이온이 물질 표면으로 빠르게 전달되고 저장할 수 있도록 돼 있다. 강정구 교수는 “철과 망간 두 종류의 다공성 금속 산화물 전극이 가진 고용량 고출력 특성으로 급속 충전이 가능해 휴대폰, 전기자동차의 주 배터리로 쓰일 수 있을 뿐만 아니라 태양에너지의 전기전환 저장장치로도 활용될 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 항산화 나노입자로 파킨슨병 치료한다

    항산화 나노입자로 파킨슨병 치료한다

    국내 연구진이 활성산소 발생을 억제하는 나노물질을 이용해 퇴행성 질환인 파킨슨병 치료 가능성을 보였다. 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 현택환(서울대 화학생물공학부 교수) 단장팀은 활성산소를 제거하는 ‘세리아’라는 나노입자를 활용해 파킨슨병 치료가 가능하다고 29일 밝혔다. 이번 연구결과는 응용화학 분야 국제학술지 ‘안게반테 케미 인터내셔널 에디션’에 실렸다. 활성산소는 면역과 세포간 신호전달에 중요한 역할을 한다. 그렇지만 어떤 이유로 활성산소 농도가 지나치게 높아지면 몸 속 세포는 물론 살아가는데 필수적인 생체분자들을 무차별적으로 공격한다. 활성산소는 생체분자의 전자를 빼앗아가 산화작용을 일으키는데 이 같은 산화스트레스는 세포 노화를 가져오게 되고 결국 세포 사멸로 이어진다는 설명이다. 활성산소로 인한 산화스트레스는 파킨슨병과 같은 각종 신경 퇴행성 질환의 원인으로 지목받고 있기도 하다. 연구팀은 미토콘드리아, 세포질, 세포 밖 세 영역에서 발생하는 활성산소를 구분하고 부분별로 나타나는 활성산소를 제거할 수 있는 세리아 나노입자를 개발했다. 연구팀은 세리아 나노입자 크기와 입자표면의 전기적 성질을 다르게 해서 3가지 종류의 나노입자를 만들었다.11나노미터(㎚)로 크기가 가장 작고 표면이 음전하를 띠는 세포질의 활성산소를 제거하는 세포질 표적 나노입자, 22㎚ 크기로 표면이 양전하를 띤 세리아 입자는 미토콘드리아를 타켓으로 하고 크기가 400㎚로 가장 큰 세리아 입자는 세포 밖의 활성산소를 타겟으로 했다. 연구팀은 생쥐에게 파킨슨 병을 유발시킨 뒤 세리아 나노입자를 주입하고 치료효과를 관찰했다. 그 결과 세리아 나노입자가 주사된 생쥐들의 뇌에서는 염증이 줄어들고 활성산소로 인한 산화스트레스도 줄어드는 것이 관찰됐다. 현택환 단장은 “이번 연구는 세포 안팎, 미토콘드리아에서 각각 발병하는 활성산소를 선택적으로 제거할 수 있는 기술을 보여준 것”이라며 “이를활용해 파킨슨병 치료는 물론 활성산소 제거 나노입자의 새로운 의학적 적용을 보여줬다”고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 나노 입자로 아토피 해결 길 열렸다

    나노 입자로 아토피 해결 길 열렸다

    한국 연구진, 아토피 피부염 나노입자 치료제 개발영유아에게서 많이 나타나는 아토피 피부염과 전 세계 성인 3% 정도가 앓고 있다는 건선은 대표적인 만성 피부질환이다. 특히 피부가 건조해지면서 심한 가려움을 동반하는 아토피 피부염은 낮이 아닌 초저녁이나 한밤에 심해지는 경우가 많아 아이들은 물론 지켜보는 부모들까지도 고통스럽게 만든다. 국내 연구진이 아토피 피부염과 건선에 효과적인 나노입자 치료제를 개발해 주목받고 있다.카이스트 생명과학과 전상용 교수와 의과학대학원 김필한 교수 공동연구팀은 건선과 아토피를 효과적으로 치료할 수 있는 펩타이드 나노물질을 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 연구는 나노분야 국제학술지 ‘ACS 나노’ 최신호에 실렸다. 연구팀은 STAT3라는 단백질이 건선이나 아토피 피부염을 유발시키는 핵심 물질이라는 것에 착안해 STAT3를 효과적으로 차단할 수 있는 펩타이드를 개발했다. 문제는 피부질환이 생기면 각질층이 두껍게 형성되기 때문에 피부를 통해 펩타이드를 침투시키기가 쉽지 않다는 점이다. 이 때문에 연구팀은 30나노미터(㎚) 크기의 작은 원반형 나노입자가 두꺼운 각질층을 통과해 진피층 상부까지 전달된다는 사실을 알아냈다. 연구팀은 피부 흡수가 잘되는 특수한 지질성분과 STAT3 억제용 나노 펩타이드(앱타이드)를 섞은 연고를 만들었다. 연구팀은 생쥐에게 건선을 유발시킨 뒤 나노연고를 주기적으로 발라 관찰한 결과 각질세포가 줄어드는 한편 염증을 유발시키는 물질인 ‘염증성 싸이토카인 IL-17’ 분비도 억제되는 것을 확인할 수 있었다. 앱타이드는 건선이나 아토피 피부염 치료에 많이 사용되는 스테로이드 연고와 비슷한 효과를 보이면서도 장기간 사용했을 때 나타날 수 있는 독성반응도 없다는 장점을 갖고 있다. 전상용 교수는 “이번 연구는 앱타이드가 난치성 피부질환에 우수한 치료효과를 보인다는 점을 입증함으로써 향후 임상시험을 거쳐 바이오 신약으로 개발될 수 있음을 증명했다”라고 설명했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 하루 771만 리터 정화한 공기를 세 방향으로 고루 배출

    하루 771만 리터 정화한 공기를 세 방향으로 고루 배출

    ‘웰스 제로 아이케어’는 작은 크기임에도 하루 최대 771만ℓ의 공기를 처리한다. 청정 면적은 42.4㎡(12.8평형)며 미세먼지 제거 효율 98.3%, 유해가스 제거 효율은 93% 이상이다. 이 제품은 강력한 ‘3WAY 입체 공기청정 기능’으로 하루 최대 90회에 걸쳐 771만ℓ의 정화된 공기를 내보낸다. 제품 앞면의 2349개 에어홀이 오염된 공기를 빠르게 흡입하고, 제품 좌·우·상단 3개 방향으로 정화된 공기를 배출한다. 또한 ‘6중 세이프 케어 필터시스템’을 탑재해 초미세먼지 제거 성능과 탈취 기능을 강화했다. 초미세먼지부터 0.3㎛ 크기의 나노입자 먼지, 생활악취, 새집증후군 유발물질, 유해가스(TVOCs)까지 제거해준다. 소음도 줄였다. 3개 방향으로 공기가 분산 배출돼 체감 소음이 적다. 취침 모드로 사용할 경우 소음이 그 절반인 23㏈로 줄어 수면을 방해하지 않는다. 편의성도 좋다. 실내 미세먼지나 유해물질, 냄새, 그리고 밝기까지 감지하는 스마트 3중센서로 실내공기를 종합적으로 분석해 자동으로 청정 환경을 만든다. 김태곤 객원기자 kim@seoul.co.kr
  • [과학계는 지금]

    ●사용량 줄이고 효율은 높인 백금 촉매 카이스트 신소재공학과 조은애 교수팀이 백금 사용량은 90% 가까이 줄이고 수명은 2배 향상시키는 연료전지 촉매를 개발하고 국제학술지 ‘나노 레터스’ 11일자에 발표했다. 연료전지는 대기오염물질을 배출하지 않는 친환경 발전장치로 기존 발전설비를 대체할 것으로 기대돼 주목받고 있다. 문제는 연료전지 촉매로 사용되는 백금이 지나치게 비싸 상용화가 쉽지 않다는 것이다. 연구팀은 백금·니켈 합금 촉매를 합성한 뒤 표면에 갈륨을 첨가해 기존 백금 촉매보다 가격은 30% 이상 줄이고 수명은 2배 이상 늘리는 데 성공했다. 이번에 개발한 백금촉매를 이용한 연료전지는 기존의 것보다 성능이 12배 이상 우수한 것으로 확인됐다. ●고분자 나노 입자로 혈행 장애 개선 성균관대 화학공학과 박재형 교수팀은 17일 몸속 이상부위에서만 혈관확장을 유도해 약물이 효과적으로 전달할 수 있도록 돕는 생체적 합성 고분자 기반 나노입자를 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘나노 레터스’ 11일자에 발표됐다. 암이나 동맥경화, 심장질환, 뇌혈관질환 같은 질병들은 병변 부위에 새로운 혈관을 형성하는데 정상혈관과는 달리 혈관 벽 구조가 불규칙하고 혈관이 좁고 부실해 질병 치료를 위한 약물을 주사했을 때도 쉽게 침투되지 못한다. 연구팀은 질병 부위에 축적됐다가 특정 자극을 주면 선택적으로 암 조직 혈관을 확장시켜 약물이 쉽게 침투할 수 있도록 하는 고분자 나노입자를 개발했다. 이번 기술은 신생 혈관 형성과 관련된 질환 치료는 물론 혈행 장애 개선에 도움을 줄 것으로 기대된다.
  • [와우! 과학] 금을 채굴하는 박테리아가 있다?

    [와우! 과학] 금을 채굴하는 박테리아가 있다?

    지구는 박테리아의 행성이라고 할 수 있다. 태초부터 지금까지 지구에서 번성하고 있을 뿐 아니라 숫자나 생물량으로 따졌을 때 여전히 지구를 대표하는 생명체이기 때문이다. 박테리아는 매우 다양하게 진화해 보통은 생물체가 살 수 없을 곳 같은 장소에서도 번영을 누리고 있다. 예를 들면 중금속 오염이 심해서 보통 생물체는 견디기 힘든 환경에서도 번성하는 박테리아가 존재한다. 이들은 금속을 이용한 화학 반응을 통해 에너지를 추출하기 때문에 오히려 이런 환경을 좋아한다. 과학자들은 이 성질을 응용해서 금속을 채취하거나 오염을 줄일 방법을 연구하고 있다. 독일과 호주의 과학자팀은 'Cupriavidus metallidurans'라는 박테리아(사진)에 주목했다. 이 미생물이 구리와 금을 처리하는 능력을 지니고 있어 금 채취에 응용할 수 있기 때문이다. C. metallidurans는 우리가 채취하는 사금 같은 2차 형태의 금을 생성하는 데 연관된 세균으로 생각된다. 지하 깊숙한 금 광맥을 통과한 지하수가 표면으로 흘러나오면 여기에 있는 미량의 금을 흡수해 작은 금 입자로 바꾸는 것이다. 연구팀은 이 미생물이 체내에 들어온 유해한 금 이온을 무해한 금 나노입자로 저장한다는 사실을 발견했다. 중요한 사실은 비교적 낮은 농도의 금을 우리가 쉽게 채취할 수 있는 금 입자로 바꿀 수 있다는 것이다. 이를 응용하면 경제성이 없었던 광물에서도 금을 채취하거나 혹은 중금속으로 오염된 지역에서 이를 제거할 수 있는 생물학적 방법이 가능할 수 있다. 물론 실제로 경제적인 채굴이 가능할지는 더 연구가 필요하다. 이 미생물이 쉽게 금을 추출할 수 있는 형태로 광물을 가공할 필요도 있고 충분히 채굴할 수 있도록 대량으로 배양할 필요도 있기 때문이다. 하지만 경제적인 채굴만 가능하다면 수은 같은 중금속을 사용하지 않고도 금을 얻을 수 있기 때문에 결과가 주목된다. 다양한 미생물이 각종 금속이나 오염 물질을 처리하는 독특한 대사과정을 가지고 있다. 자원을 더 효율적으로 채취하고 오염을 줄이기 위해 우리는 지구의 터줏대감인 미생물에게 많은 것을 배워야 할 것이다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com 
  • [과학계는 지금]

    ●휘어지는 태양전지 상온 제조법 개발 울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 박혜성 교수팀은 ‘꿈의 신소재’ 그래핀과 산화아연 나노입자를 활용해 열처리 없이 상온에서 휘어지는 유기 태양전지를 만드는 기술을 개발했다. 이번 연구 결과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 최신호에 실렸다. 유기 태양전지는 에너지 전환효율이 12%에 이르는 고효율 태양전지로, 가볍고 제작비가 저렴하다는 장점이 있다. 그간 딱딱한 기판에 만들어져서 활용도가 떨어졌지만 연구팀은 유연하고 잘 휘어지는 그래핀을 이용해 이 같은 문제를 해결했다. ●카이스트, 내년 ‘혁신대 총장회의’ 유치 카이스트(총장 신성철)는 영국의 고등교육평가기관인 ‘THE’가 주관하는 ‘2019년 THE 혁신대학 총장회의’를 유치했다고 6일 밝혔다. 이에 따라 내년 4월 1~3일 사흘 일정으로 대전 카이스트 본원에서 세계 주요 대학 총장과 기업 최고경영자(CEO), 정부 및 연구기관 관계자 등 혁신전문가 500여명이 모인다. 특히 내년 행사에서는 ‘세계 혁신대학 순위’를 처음으로 발표할 것으로 알려졌다. ●한의학硏, ‘내 손안에 동의보감’ 발간 한국한의학연구원(원장 김종열)은 대표적인 한의학 서적인 ‘동의보감’을 교감한 ‘내 손안에 동의보감 원문강독편’을 펴냈다고 6일 밝혔다. 교감은 판본에 따라 다르게 나타난 글자들을 비교해 문맥상 적절한 글자로 정리하는 것이다. 이번에 나온 원문강독편은 동의보감 8개 판본에 대한 교감사항을 자세히 기재해 판본별로 어떻게 다른지 비교할 수 있다. ?하반기까지 스마트폰 애플리케이션과 한의학고전 데이터베이스에서도 찾아볼 수 있게 된다.
  • UNIST 교수팀, 열처리 없이 잘 휘는 차세대 태양전지 개발

    울산과기원(UNIST)은 박혜성 에너지 및 화학공학부 교수팀이 열처리 없이 제작 가능한 휘어지는 유기 태양전지를 개발했다고 6일 밝혔다. 이 태양전지는 그래핀 전극과 산화아연 나노입자를 활용하는 방법을 이용해 상온 공정에 성공했다. UNIST는 유기 태양전지 상용화에 중요한 기술로 평가받고 있다고 설명했다. 유기 태양전지는 최근 12% 이상의 고효율을 달성한 연구가 많이 보고됐고, 주로 전극에 딱딱한 소재를 사용해 휘어지지 않는다. 이런 한계를 극복하려면 전극에 유연한 물질을 써야 한다. 박 교수팀은 유연하고 잘 휘어지는 그래핀을 전극 물질로 사용했다. 그래핀 전극 위에서 전하를 이동시키는 전하수송층 물질로는 ‘산화아연 나노입자’를 선택해 코팅했다. 그 결과 그래핀 전극 기반 유기 태양전지로는 최고 효율 수준인 8.2%의 고효율을 달성했다. 또 그래핀의 뛰어난 물리적 특성 덕분에 100번 이상 굽힘 시험을 해도 80% 이상 초기 효율이 유지됐다. 특히 이번 연구에서는 그래핀 위에 산화아연 나노입자를 코팅하는 과정에서 열처리를 배제했다. 기존 유기 태양전지 제작 공정에는 전극 위에 전하수송층을 올린 뒤 반드시 고온 열처리를 해야 한다. 유기 태양전지는 가볍고 제작비가 저렴해 다양한 웨어러블(wearable) 전자기기의 차세대 에너지원으로 주목받고 있다. 박 교수는 “유연하고 효율 높은 유기 태양전지를 열처리 없이 제작할 수 있어 상용화에 다가갔다는 평가를 받고 있다”며 “프린팅 공정과 더불어 상온 공정까지 적용하면 유기 태양전지 대량생산도 가능할 것”이라고 말했다. 울산 박정훈 기자 jhp@seoul.co.kr
  • 항생제 사용량 90% 줄여주는 나노 약물 전달체 국내서 개발

    항생제 사용량 90% 줄여주는 나노 약물 전달체 국내서 개발

    국내 연구진이 항생제를 표준용량의 10분의1만 쓰고도 세균을 효과적으로 박멸할 수 있게 하는 나노 약물 전달체를 개발했다.주진명 서울아산병원 융합의학과 교수팀은 항체 개발에 사용하는 ‘파지 디스플레이’ 기술을 활용해 염증 반응이 일어난 조직만 선별적으로 표적화하는 펩타이드를 발견했다고 23일 밝혔다. 펩타이드는 생물의 몸을 구성하는 단백질의 기본 구성단위인 아미노산이 소수 결합된 형태다. 연구팀은 이 펩타이드를 생분해성 실리콘 나노입자에 결합해 포도상구균에 선택적으로 항생제를 전달할 수 있는 나노 약물 전달체를 개발했다. 급성폐렴이 생긴 쥐에게 항생제 ‘반코마이신’을 투여할 때 나노 약물 전달체를 사용하면 일반 정맥주사 용량의 10분의1만 쓰고도 완치가 가능했다. 이 나노 약물 전달체는 1차 항생제에 내성이 있는 ‘메티실린 내성 황색포도상구균’(MRSA)에도 효과가 있는 것으로 나타났다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr
  • [인사]

    ■서울신문 ◇논설위원실△논설위원 김성곤◇편집국△부국장 겸 정치부장 문소영△금융부장 김성수△편집1부장 김진성△편집2부장 김은정△편집2부 선임기자 권혜정 ■한국국방연구원 △기획조정부장 조관호△안보전략연구센터장 유영철△군사발전연구센터장 진재일△국방자원연구센터장 김종태△국방인력연구센터장 독고순△전력투자분석센터장 이호석△행정지원부장 최원장△정책개발실장 고원△대외협력실장 박상현△지식정보실장 최선규△감사실장 오태인 ■기초과학연구원 △분자활성촉매반응연구단 부연구단장 홍승우△나노입자연구단 부연구단장 성영은△정책기획본부장 심시보△감사부장 김원기△시설건설센터장 박수동 ■NH투자증권 ◇부장 신규선임△글로벌트레이딩센터 김승현 ■포스코 ◇부사장 승진△철강사업본부장 정탁△철강생산본부 포항제철소장 오형수◇전무 승진△철강생산본부 프로젝트 선재제어냉각PJT팀장 박용규△정도경영실장 노민용△경영지원본부 원료2실장 정규진△CSP(브라질) 김동호△철강생산본부 포항제철소 FINEX상용화추진반장 이상호△경영지원본부 HR혁신실장 양원준△철강생산본부 포항제철소 STS담당부소장 겸 POSTRIP기술개발 추진반장 이은석△기술투자본부 기술연구원 프로젝트 HiFAME연구PJT팀장 김선구△철강생산본부 철강생산전략실장 이시우△철강사업본부 철강사업전략실장 김광수△가치경영센터 해외사업관리실장 임승규△철강사업본부 철강솔루션마케팅실장 주세돈△철강사업본부 스테인리스마케팅실장 배재탁△기술투자본부 정보기획실장 정덕균△POSCO-Maharashtra 법인장 방길호◇상무 신규 선임△안윤기 이유경 송용삼 이희근 안근식 배철민 한형철 김진호 남재복 홍삼영 이상호 김상균 서인식 이백희 정범수 이주협 윤훈 엄기천 ■과학기술인공제회 △회원사업본부장 김형철△리스크관리센터장 박양래 ■KB국민은행 ◇지역본부장 승진△동부1(장한평역) 강화구△강남3(강남역) 권성기△경기중앙2(호계동) 금경화△북부3(종암동) 김대성△경기북2(의정부중앙) 김동섭△강동1(잠실중앙) 김두전△성남1(성남하이테크밸리) 김병욱△강서·양천2(화곡동) 김성욱△남부4(신림서) 김영철△광주·전남7(여수) 김용길△인천북·부천1(검단산업단지) 김용운△인천2(가좌공단) 김철균△대구3(대구3공단) 김환구△대전·충남7(세종청사) 명현식△중앙6(약수역) 박규혁△광주·전남6(연향) 박기례△서초1(방배중앙) 박기봉△북부4(노원) 박성률△경수2(동수원) 박종수△남부1(철산역) 박창수△경남2(마산) 박철용△광주·전남8(제주) 송근수△경남4(고현) 송정섭△중부4(마포역) 심우섭△강동5(명일동) 양원용△전북2(전주) 양일권△인천북·부천5(부천) 양진환△경수1(정자동) 오시현△경기북1(송우) 오익현△경기중앙6(선부동) 윤지홍△영등포3(보라매) 이광식△경남3(창원) 이상기△경서3(마두역) 이승종△서초3(서초동) 이용곤△강남8(대치동) 이재환△경서1(파주) 이점수△부산·울산4(울산) 이화걸△경기중앙3(인덕원) 임기완△광주·전남3(화정동) 임성진△부산·울산2(연산동) 전영세△남부2(가산디지털) 전홍철△전북1(서신동) 정명재△경수3(영통) 정용길△경북1(구미) 정한대△대전·충남1(유성) 조정호△충북3(충주) 주종태△서초4(역삼동) 최근호△강원·경기남1(수지) 최평현△경남5(김해) 편득준△전북3(군산) 홍성주△동부3(성수역) 홍운△대구6(범어동) 황순득△경기중앙5(안산) 황시연◇지역본부장 대우 승진△글로벌사업부(소속)조사역 김학수△호치민지점장 김현종△명동영업부장 신용훈△강남스타PB센터장 유정희△여의도영업부장 한미애△명동대기업금융센터장 황병웅◇지역본부장 전보△중부5(광화문) 강신주△성남3(수내역) 고인호△중부2(연신내) 구자정△부산·울산1(온천동) 김병수△경기북3(진접) 김영민△성남4(미금역) 김은숙△강남7(무역센터) 김종대△강서·양천3(목동파리공원) 김종란△강남5(청담역) 김지은△대구7(경산공단) 김태진△강원·경기남3(용인) 노종원△강서·양천4(목동서로) 문원희△광주·전남5(하당) 박광재△강동3(문정지식산업센터) 박종각△중부3(서교동) 박찬용△경수6(평택중앙) 박형식△광주·전남4(광주) 양영주△대구4(내당동) 윤영호△강동4(길동) 이낙원△대구5(신암동) 이종준△충북2(서청주) 정중순△부산·울산3(센텀시티) 주봉환△북부2(강북) 지수길△중앙2(용산) 최종근△경기중앙1(평촌범계) 최해복
  • “김빛내리, 현택환, 오용근 교수 연구 세계적 수준이다”

    “김빛내리, 현택환, 오용근 교수 연구 세계적 수준이다”

    생물학 김빛내리, 화학 현택환, 수학 오용근 기초과학연구원(IBS) 단장의 연구가 세계적 수준이라는 평가결과가 나왔다.과학기술정보통신부는 지난 7~11월 네달 동안 IBS 성과를 평가해 이 같은 결과가 나왔다고 21일 밝혔다. IBS는 한국 기초과학을 세계적인 수준으로 끌어올리기 위해 2011년 11월 설립한 연구기관이다. 기초과학 분야 성과는 단기간에 검증할 수 없다는 점을 감안해 다른 정부출연연구기관과는 달리 설립 5년 만에 처음으로 평가했다. 평가 대상은 설립 이듬해에 2012년 출범한 인지및 사회성 시냅스 뇌질환, 기하학수리물리, 나노물질 및 화학반응, 면역미생물공생, 나노입자, 복잡계자기조립, RNA, 강상관계물질 연구단 9개다. 평가위원은 수학계 노벨상으로 불리는 필즈상을 수상한 에핌 젤마노프 미국 캘리포니아 샌디에이고대(UCSD), 허버트 예클레 독일 막스플랑크회 전 부회장 등 해외 석학 37명과 국내 전문가 29명으로 구성돼 연구실을 직접 방문하고 서류 검토를 하는 방식으로 평가를 진행했다. 그 결과 김빛내리 교수가 이끄는 RNA연구단, 현택환 교수가 이끄는 나노입자연구단, 오용근 교수가 이끄는 기하학수리물리연구단 3개가 6개 등급 중 최고 등급인 아웃스탠딩을 받았다. RNA연구단은 해당 분야에서 독일 막스플랑크연구소나 미국 하워드휴즈의학연구소 연구진보다 우수하다는 평가를 받았으며 나노입자연구단은 산화나노입지분야에서는 세계 1~2위권에 속한다는 평가를 받았다. 기하학수리물리연구단은 국내외 신진연구자들을 성공적으로 유치해 높은 점수를 받았다. 다른 6개 연구단도 아웃스탠딩 다음인 엑설런트 등급을 받아 IBS 연구단들이 세계 선두 그룹에 속해 있다는 사실을 확인했다. 평가위원장인 조지 사바스키 캐나다 브리티시컬럼비아대 교수는 “연구 수준이 세계적인 단계에 오른 만큼 앞으로는 연구그룹 간 시너지 창출과 집단연구 활성화에 초점을 맞춰야 할 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 버려지는 내 체온으로 스마트폰 충전한다고?

    버려지는 내 체온으로 스마트폰 충전한다고?

    사람 체온 모으면 116W·잠잘 땐 75W 하루에 전구 18개 켤 만큼 에너지 생산 # 2025년 11월 어느 날 오전 7시 직장인 김기상씨는 스마트 알람시계가 요란하게 울리며 ‘오늘 서울·경기지역 폭우가 예상되니 우산 챙겨 가세요’라는 소리를 들으며 일어났다. 침대에서 겨우 몸을 일으켜 바로 옆 스마트 체중계에 올라가자 ‘1주일 전보다 2㎏이 늘고 체내 칼슘이 부족한 것 같습니다’라고 알려 준다. 요 며칠 계속 야근을 하며 대충 패스트푸드로 저녁을 때웠던 것이 원인인 것 같다. 씻고 나서 스마트 거울 앞에 서니 오늘 날씨에 맞는 옷차림을 코디해 줘 서둘러 챙겨 입고 집을 나선다. 영화 속에서나 가능한 장면이 첨단 기술의 발달로 조만간 현실이 될 것이라고 전문가들은 전망하고 있다. 다양한 스마트 기기들이 증가하고 이것들이 하나로 통합해 운영되는 사물인터넷(IoT) 기술이 발달하면서 점점 편한 세상이 되고 있어서다. 그러나 편리한 삶 뒤에는 중요하게 해결해야 할 문제가 있다. 바로 기기를 작동시키기 위한 배터리 문제다.# 올해 5월은 기상청이 1973년 전국 단위 기상관측을 시작한 이래 가장 더운 5월로 기록됐다. 지난 5월 전국 평균기온은 18.7도로 평년(17.2도)보다 1.5도 높았으며 이런 5월 최고 평년기온 기록은 2014년부터 해마다 경신되고 있다. 5월 말이 되면 30도가 넘는 폭염이 발생하는 것이 당연하게 받아들여질 정도로 한반도의 여름은 빨라지고 있다. 지구온난화로 인한 더운 여름, 추운 겨울이 잦아지면서 전력 사용량도 늘고 있다. 특히 갑작스러운 전력수요 증가로 인해 발생할 수 있는 대규모 정전 사태인 ‘블랙아웃’은 걱정거리가 되고 있다. 근본적인 원인은 지구온난화로 인한 기후변화라는 데 공감하고 많은 나라들이 석유, 석탄 같은 화석연료 중심 에너지 시스템을 바꾸기 위한 대안으로 원자력에 주목했다. 잦은 국제유가 불안정도 안정적으로 에너지를 공급할 수 있는 원자력을 현실적 대안으로 부상하게 만들었다. 그러나 2011년 일본 후쿠시마 원전사고 이후 대중의 방사능 안전에 대한 우려 때문에 원전 증설에 선뜻 나서지 못하고 있다. 국내에서도 새 정부가 들어서면서 ‘탈(脫)원전’이 뜨거운 이슈로 부상했다.이런 두 가지 장면의 교차는 과학계로 하여금 ‘에너지 하베스팅’, 이른바 ‘에너지 수확’ 기술에 주목하게 만들었다. 에너지 하베스팅 기술은 ‘꺼진 불도 다시 보자’는 불조심 구호처럼 ‘다 쓴 에너지도 다시 보는’ 기술이다. 단순히 에너지 사용을 줄이고 절약하는 것이 아니라 버려지는 에너지를 모아서 다시 사용 가능한 에너지원으로 만드는 기술이다. 이 때문에 에너지 하베스팅은 2015년 미국 MIT 공대의 ‘미래 10대 유망기술’, 미국 과학잡지 파퓰러 사이언스의 ‘세계를 뒤흔들 45가지 혁신 기술’로 선정된 이후 매년 주목할 만한 기술 중 하나로 꼽히고 있다. 에너지 하베스팅 기술의 개념은 비교적 간단하다. 여름철에 많이 사용하는 선풍기는 전기에너지를 운동에너지로 바꿔 날개를 회전시켜 시원한 바람을 만든다. 선풍기가 돌아가면서 소음과 진동, 열이 발생하는데 이것들은 풍력에너지 이외에 사실상 버려지는 에너지다. 자동차 역시 휘발유나 디젤, 액화천연가스(LNG) 같은 화석에너지가 운동에너지로 전환되면서 움직이는데 이 과정에서도 사용되지 않고 사라지는 에너지가 상당하다. 사람은 음식을 먹고 얻은 화학에너지를 활동에너지로 바꾸는데 하루 종일의 생활을 모두 전기에너지로도 바꿀 수도 있다. 일단 체온을 모두 모으면 116W(와트), 잠 잘 때 75W, 책을 보거나 가벼운 운동을 할 때 19W, 심한 운동을 하거나 어려운 일을 할 때 700W 등 하루 종일 사람이 만들어 내는 에너지는 1090~1100W 정도로 알려져 있다. 이 정도의 에너지는 전구 18개를 켤 수 있다. 이처럼 우리가 의식하지 못하는 사이에 사라지는 에너지를 잘 모아 재활용할 수 있도록 하는 것이 에너지 하베스팅 기술이다. 처음에는 전기 공급이 어려운 오지에 있는 장비나 우리가 일상생활에서 자주 사용되는 소형 전자장비를 배터리 교체 없이 지속적으로 작동시킬 수 있는 방법으로 탄생한 개념이다.에너지 하베스팅은 에너지를 얻기 위해 사용되는 방법과 소자에 따라 다양하게 구분된다. 대표적인 기술은 ▲압전 방식 ▲열전 방식 ▲전자기유도 방식 ▲광전 방식이다. 에너지 하베스팅 기술로 가장 먼저 개발된 것은 광전 방식이다. 빛을 전기에너지로 전환시키는 이 방식은 1954년 미국 벨 연구소가 에너지 하베스팅 개념을 처음 만들었을 때 나온 기술이다. 이 방식은 알베르트 아인슈타인이 처음 발견한 광전효과를 이용한 것이다. 금속이 고에너지 전자기파를 흡수하면 전자를 내보낸다는 광전효과를 이용한 에너지 하베스팅 기술은 바로 태양전지 기술이다. 이 때문에 태양전지 기술은 에너지 하베스팅 기술인 동시에 신재생 에너지 기술로 분류된다. 현재 가장 많이 연구되고 있는 기술은 압전 방식이다. 1880년 프랑스 과학자 퀴리 형제가 발견한 압전 효과를 이용한 기술이다. 어떤 물질은 기계적 압력을 가하면 양전하와 음전하로 나뉘는 유전적 분극이 일어나면서 물질의 표면 전하밀도가 변해 전기가 흐르는 압전효과가 나타난다. 압전 방식의 에너지 하베스팅 기술은 ‘압전 소자’라는 장치에 압력을 가해 전기를 만들어 내는 에너지 생산방식이다. 프랑스의 다국적 기업인 슈나이더 일렉트릭이 2013년 프랑스 파리 마라톤대회에서 선보인 ‘페이브젠’이란 시스템이 대표적인 압전 방식의 에너지 하베스팅이다. 당시 슈나이더 일렉트릭은 파리 마라톤 결승지점 부근에 압전 타일 176개를 설치해 3만 7000명의 참가자들이 밟고 지나가면서 만든 전기를 축전지에 담아 인근 학교에서 사용할 수 있도록 했다. 또 일본 도쿄역 개찰구 바닥에도 압전 소자가 설치돼 승객들이 밟을 때 생기는 압력과 진동을 전기에너지로 바꿔 개찰구의 각종 전기기기를 작동시키고 있다. 리모컨이나 스위치 같은 소형 전자기기에 압전 소자를 설치하면 압력 에너지가 전기 에너지로 전환되면서 TV나 오디오, 에어컨 등을 작동시킬 수 있게 된다. 건전지가 필요 없는 리모컨이 가능하다는 것이다. 열전 방식은 버려지는 폐열에서 전기를 얻는 기술이다. 금속 같은 전도체에서 한쪽에 열을 가하면 다른 부분과 온도 차가 생기면서 전기가 발생하는 열전 현상을 이용하는 것이다. 자동차 엔진이나 각종 전자제품 속 전기 기판에서는 쓸모없는 열이 발생하는데, 여기에 열전 소자를 설치하면 전력을 얻을 수 있게 된다. 지난해 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단에서는 사람의 체온으로 전기를 만들어 각종 웨어러블 기기를 충전할 수 있는 열전 소재를 개발하기도 했다. 또 카이스트 전기및전자공학과 연구진은 가로, 세로 각각 10㎝ 크기의 밴드형 열전 소자를 개발해 외부 기온과 체온과의 차이에서 발생하는 열을 이용해 반도체 칩을 구동할 수 있는 약 40mW(밀리와트)의 전력을 생산할 수 있게 했다. 윗옷 크기로 만들면 약 2W의 전력을 만들 수 있기 때문에 휴대전화 사용도 가능하다. 전기가 자기장을 발생시키고, 자기장이 전기를 발생시킬 수 있다는 전자기 유도법칙을 이용한 에너지 하베스팅도 주목받고 있는 기술 중 하나다. 전자기 방식은 미세발전기를 만들어 진동 같은 주기적인 움직임이 발생하는 기계 장치에 설치해 자기변화를 이끌어 내 전기를 발생시킨다. 배터리 없이 사람이 팔을 앞뒤로 흔드는 진동으로만 시계를 작동시키는 ‘오토매틱’ 시계가 전자기 방식을 이용한 에너지 하베스팅 기기다. 이 밖에도 전파를 이용한 RF(radio frequency) 방식과 식물 플랑크톤 같은 미세조류의 신진대사 에너지를 활용하는 방식 등 다양한 에너지 하베스팅이 연구되고 있다. 에너지 하베스팅 기술 연구는 유럽과 미국을 중심으로 활발히 연구되고 있다. 영국 시장조사기관인 아이디테크엑스(IDTechEx)는 전 세계 에너지 하베스팅 시장 규모가 2022년 52억 8070만 달러(약 5조 8932억원)에 달할 것으로 전망했다. 전문가들은 “에너지 하베스팅 기술은 스마트시티나 IoT 활성화를 위해 반드시 필요한 기술”이라며 “미세한 주변 환경의 변화를 감지해 에너지 전환 효율을 높이는 것이 가장 우선 해결해야 할 문제”라고 지적한다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 지구온난화 주범 이산화탄소를 쓸모있는 메탄연료로 바꿔요

    지구온난화 주범 이산화탄소를 쓸모있는 메탄연료로 바꿔요

    지구온난화와 기후변화의 주범으로 꼽히는 이산화탄소를 쓸모 있는 메탄연료로 바꿔주는 광촉매 기술을 국내연구진이 개발했다.카이스트 화학과 송현준 교수와 목포대 남기민 교수 공동연구팀은 탄산수에 포함된 이산화탄소를 태양광을 이용해 99% 순도의 메탄연료로 변환시키는 금속산화물 광나노촉매를 개발하는데 성공했다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 7일자에 실렸다. 태양광은 차세대 에너지 원으로 주목받고 있지만 날씨의 영향을 많이 받는다는 단점이 있다. 이 때문에 많은 과학자들이 태양광 에너지를 메탄이나 바이오 연료 등 화학에너지로 직접 변환해 저장이나 이용측면에서 용이하게 만드는 연구를 진행 중에 있다. 특히 태양광으로 이산화탄소를 쓸모있는 연료로 변환시키는 기술이 주목받고 있는데 이산화탄소는 매우 안정적인 물질이기 때문에 변환이 쉽지 않다. 연구팀은 선크림에 주로 쓰이는 아연산화물 나노입자를 합성한 뒤 표면에 구리산화물을 단결정으로 성장시켜 콜로이드 형태의 아연-구리산화물 혼성 나노구조체를 만들었다.구리산화물은 빛을 받으면 높은 에너지를 가진 전자를 만들어 탄산수에 녹아있는 이산화탄소를 메탄으로 손쉽게 바꿔주는 역할을 한다. 아연산화물도 빛을 받으면 전자를 만들어 구리산화물로 전달해주기 때문에 나뭇잎에서 일어나는 광합성현상과 유사한 원리로 반응시간을 오래 유지할 수도 있다는 장점이 있다. 일반적으로 수용액에서 반응실험을 할 경우 이산화탄소에서 99%의 순수한 메탄을 얻을 수 있다. 송현준 교수는 “태양광을 이용한 이산화탄소의 직접 변환 반응의 상용화에는 많은 시간이 필요하지만 이번 연구에서처럼 나노 수준의 촉매 구조의 정밀한 조절은 광촉매 반응의 효율과 시간을 단축시킬 수 있을 것”이라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • 나노 입자 뜨겁게 달궈 암세포 파괴한다

    나노 입자 뜨겁게 달궈 암세포 파괴한다

    교통사고와 자살 등을 외상으로 인한 사망을 제외한 질병으로 인한 사망률 1위는 여전히 ‘암’이다. 이 때문에 다양한 방법의 암 치료법이 개발되고 있다.최근에는 암세포와 암주변 세포의 온도를 높여 암세포를 파괴하고 전이를 막으려는 ‘온열 암 치료법’도 주목받고 있다. 의학적 효과에 대해서는 여전히 논란이 되고 있기는 하지만 최근 미국계 한국인 과학자들이 온열 암 치료법의 효과를 높이는 방법을 찾아 주목받고 있다. 미국 사우스캐롤라이나대 배성태 교수팀은 온열 암 치료에 쓰는 자성 나노입자의 열 방출 효과를 높이는 원리를 발견하고 물리학 분야 국제학술지 ‘어플라이드 피직스 레터’ 1일자에 발표했다. 온열 암 치료법은 간암이나 뇌암 등에 많이 응용되고 있는데 암세포에 자성을 띠는 나노입자를 주입한 뒤 외부에서 자기장을 걸어 나노입자가 열을 발생시켜 암세포를 파괴한다는 원리다. 문제는 현재 쓰이고 있는 자성 나노입자의 열 방출 효과가 낮다는 점이다. 암세포를 파괴할 만한 열을 발생시키기 위해서는 많은 양의 나노입자를 주사하거나 방사선 치료를 병행할 경우 방사선으로 인한 부작용이 발생하기 때문이다. 연구팀은 기존 산화철 나노입자에 기능성 물질을 도핑해 자성 나노물질의 열 방출 효과를 높이는 방법을 찾았다. 그 결과 이번에 개발한 새로운 자성 나노입자는 5분 내에 암세포에서 50도 이상의 열을 내는 것이 관찰됐다. 기존의 치료용 나노입자는 40도 미만의 열을 방출했다. 배성태 교수는 “이번 연구는 암 사멸용 자기 온열치료법의 걸림돌을 치웠다는데 의미가 있다”며 “나노입자의 주사량을 줄이더라도 암 치료효과는 더 높일 수 있는 방법을 찾았다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
  • [탐방 플러스] ‘천연 나노’ 원천기술로 새로운 시대 열다

    [탐방 플러스] ‘천연 나노’ 원천기술로 새로운 시대 열다

    나노 기술은 미래의 중요한 먹거리로 세계 선진국들이 연구에 박차를 가하고 있는 분야다. 기술 분야에서는 21세기를 ‘나노 시대’라고 설명하기도 한다. 그만큼 소재 산업의 큰 변화를 가져올 수 있는 기술로 평가된다. 이 같은 가능성 때문에 나노기술은 생명공학, 인공지능과 더불어 21세기 3대 기술로 각광을 받는다. 나노기술 연구로 대체에너지 개발, 지구온난화 방지, 난치병 극복 등의 분야가 진일보될 것으로 기대된다. 이 같은 환경 속에서 국내의 한 중소기업이 뛰어난 기술력으로 세계의 주목을 받고 있다. 천연나노소재 제조 원천기술을 보유하고 있는 에이펙셀(주)이다. 에이펙셀의 나노 분쇄 기술을 사용하면 식재료의 영양성분이나 소재의 특성을 그대로 유지하면서 나노 입자로 분쇄할 수 있다. 약초나 과일을 비롯한 먹거리나 의약품을 나노 입자로 만들 수 있으며, 이를 활용하면 혁신적인 건강식품이나 의약품을 만들 수 있다.●노벨물리학상 도전하는 기업 지난 9월 한국노벨재단은 에이펙셀을 2018년 노벨물리학상 한국대표 후보로 인증했다. 9월 8일 서울 중구 프레스센터 국제회의장서 열린 노벨물리학상 한국대표 후보자 인증식은 에이펙셀 기술의 우수성을 다시금 확인하는 자리였다. 독일 의료법인 동서의학병원장 박우현 교수는 에이펙셀 나노칼슘 임상시험 결과를 발표하며 “칼슘제를 상상할 수 없을 만큼 잘게 쪼개 흡수율을 높인 기술로 어르신들의 뼈를 20대로 돌려놓았다”고 말했다. 에이펙셀의 기술은 ‘천연 나노’를 가능하게 했다는 점에서 더욱 높게 평가된다. 기존 나노 기술을 선도해 온 미국이나 일본의 기술은 용매에 재료를 넣어서 녹이거나 고온에서 증발시킨 뒤 냉각을 시켜 미세한 입자를 만드는 화학적인 방법을 사용한다. 그에 비해 에이펙셀의 나노 기술은 화학 처리를 하지 않고 재료가 가진 특성을 그대로 유지하면서 입자를 나눈다는 점에서 혁신적이다. 유기물과 무기물, 수용성, 지용성, 불용성의 경계를 무너뜨려 재료 그대로 나노 입자를 만들 수 있다. 기존 기술로 어려움을 겪었던 크기 조절도 가능해 소재 특성과 활용 목적에 맞게 입자 크기를 맞출 수 있다. 이 기술을 활용하면 녹차나 홍삼, 전복과 같은 약재를 영양성분은 물론이고 색깔과 향, 맛을 유지하면서 흡수율 높은 나노 형태로 만들 수 있다. 노벨상 후보 인증식에서 직접 기술을 소개한 에이펙셀 강대일 상무는 “이 기술을 통해 일본이 주도하고 있는 신소재 시장의 판도를 완전히 뒤집어 대한민국이 주도할 수 있도록 하겠다”는 포부를 밝혔다. ●불치병 골다공증 완치제 최초 개발 골다공증 치료제로 나노칼슘이 주목받는 이유는 흡수율 때문이다. 섭취된 음식은 분해되어 흡수되는데, 나노 입자로 만들면 이 과정의 효율이 크게 높아진다. 이 같은 효능은 골다공증 치료를 위한 칼슘제에만 국한되지 않는다. 다양한 천연 약재들의 영양성분을 그대로 유지할 수 있다는 장점은 당뇨와 고혈압 치료, 노화 방지 등의 분야도 크게 발전시킬 수 있다. 부작용을 크게 줄이고 효능을 크게 높여 ‘의약품 센세이션’의 초석이 되리라는 전망이다. 기술개발을 이끌어 온 강 상무에 따르면 에이펙셀의 나노칼슘은 미국 국방성에서 납품을 요청하기도 했다. 기존 미군이 복용 중인 칼슘제보다 효과가 30배 이상 차이 나는 것으로 나타나 대규모 공급을 문의해 온 것이다. 더불어 미국으로 옮겨오라는 제안도 받았다. 규모도 크고 전 세계적인 홍보 효과도 기대할 수 있었지만 에이펙셀은 원천기술을 지키고자 공급 요청을 거절했다. ●기술을 지키기 위한 분투 전 세계가 치르고 있는 기술 경쟁은 ‘총성 없는 전쟁’이라고 불린다. 미래 기술로 꼽히는 나노 기술 분야는 더욱 치열하다. 중소기업인 에이펙셀에게 독보적인 나노 기술을 원하는 글로벌 기업들의 접근이 끊이지 않았다. 글로벌 기업들은 연구 성과의 핵심 노하우를 공유하자거나 경영권을 넘겨 달라는 요구를 했다. 기업의 미래 먹거리로서 나노 기술의 중요성을 알고 있기 때문이다. 국내 대기업들도 크게 다르지 않았다. 모두가 원천기술을 공유해 달라는 요구를 내밀었다. 정부 자금을 신청하는 과정에서도 무리한 요구를 경험했다고 강 상무는 말했다. 기술 검증을 목적으로 파견된 전문 평가자가 대기업과 관련이 있는 연구소장과 함께 와서 장비 제공과 독점권 등을 요구했다는 것이다. 또 심사를 이유로 심사관은 “노하우를 0.1%도 숨기지 말고 모두 알려달라”는 요구도 했다고 강 상무는 밝혔다. 모든 요청을 거절하자 심사관은 “정부자금 1원도 받을 생각하지 말라, 꿈도 꾸지 말라.”고 했고 실제로 보고서 내용은 실제 기술과 전혀 다르게 평가됐다. 어려움은 이뿐 아니다. 일부 단체에서는 에이펙셀의 나노 기술 연구성과를 가리려고 박람회에 못 나가도록 방해하기도 했다. 추후 연구과제로 지원금을 받으려는 의도가 있었다. 어려움 속에서도 에이펙셀은 독보적인 기술을 지켜내 확인시키고 있다. 기술을 검증받기 위해 유례없는 과학재판을 거쳤고, 2011년 대법원에서 승소판결을 받았다. 2013년에는 나노칼슘으로 미국 FDA 일반의약품(골다공증, 심혈관, 관절염, 키성장치료제) 인증을 받았다. 에이펙셀의 나노 기술이 곧 대한민국의 경쟁력이 될 것으로 기대할 만한 근거들이다. 정태기 객원기자 jtk3355@seoul.co.kr [인터뷰 플러스] “대한민국 미래 경쟁력에 도움 되고파” 강대일 에이펙셀 상무 →나노 기술 연구에 나선 계기는. -전에 제철소 용광로 쇳물부산물(슬래그)을 재처리하는 일을 하면서 미세한 입자의 가능성을 보고 연구하려는 마음이 있었습니다. 하지만 난해한 기술이라 혼자만의 힘으로는 어려움이 있었죠. 자본과 기술적인 지원이 필요했는데, 김청자 대표님을 만나 실현할 수 있게 됐습니다.→에이펙셀을 세계가 주목하는 이유는 무엇일까요 -진정한 나노기술이라면, 우리 인류가 지금까지 상상하지 못했던 결과물을 만들어내야 될 것입니다. 우리 회사는 자체 연구성과인 나노 제조기술로 이제껏 상상할 수 없었던 골다공증 치료제를 만들었습니다. 70대 노인의 뼈를 20대의 가장 튼튼할 때의 뼈로 돌아오게 만드는 제품이죠. 이미 임상골밀도시험도 국내외 기관에서 진행했던 결과물이 무수히 많습니다. →영양성분을 나노로 만드는 것이 어려운가요. -재료가 가진 특성을 그대로 유지하면서 나노화 하는 것이 불가능했던 기술입니다. 예로 녹차의 향, 색깔, 맛을 그대로 유지할 수 있는 나노 제조기술을 가진 건 우리 회사가 유일하지요. 홍삼이면 홍삼, 인삼이면 인삼 다 가능합니다. 약용 식품을 고스란히 몸에 흡수시킬 수 있는 겁니다. 입자가 작으면 새로운 특성을 끌어낼 수 있는 건 이미 알려져 있습니다. 하지만 특성을 그대로 살려서 나노 입자를 만들 수 있는 장비는 우리가 독자적으로 개발한 것밖에 없습니다. →에이펙셀의 나노 기술이 바꿀 미래는 어떻게 전망하시나요. -식문화가, 저희 기술로 인해 완전히 바뀔 거라고 봅니다. 트렌드가 달라질 거예요. 음료수, 화장품 등 생활도 많이 달라질 겁니다. 예를 들어, 부추와 같은 채소를 시장에 내놓으면 유통기한이 일주일 정도 아닙니까. 천연나노입자로 만들면 맛이나 향, 영양소를 그대로 유지하면서도 장기간 보존할 수 있는 혁신적인 제품들을 만들 수 있습니다. 게다가 포도의 씨앗이나 껍질에 담긴 영양소도 섭취할 수 있죠. 농가 소득에도 큰 도움이 될 겁니다. 엄청난 고부가가치를 기대할 수 있습니다. →향후 에이펙셀의 비전은. -김청자 대표님은 국가관이 투철하고 애국심이 대단하신 분입니다. 미국이나 일본, 러시아에서 기술을 가지고 들어오라는 요청이 계속 있었는데, ‘과학 한국’에 도움이 되겠다는 생각으로 현재까지 기술력만 키워왔습니다. 지원보다 어려움이 많은 상황에서 ‘기술의 국적’을 지켜온 겁니다. 이제 한국을 대표해 노벨물리학상 후보로 인증됐으니 2019년도엔 노벨의학상, 2020년도엔 노벨화학상에 계속 도전할 수 있도록 정부에서도 확실하게 홍보 차원에서 지원을 해줬으면 합니다. 우리의 원천기술로 인해 한국이 경제 대국, 과학 강국으로 발돋움하기를 바랍니다. 또 에너지, 지구환경, 기아문제, 질병 등 인류의 숙원과제를 해결하고 미래 먹거리를 마련하는 기술이 된다면 좋겠습니다. 정태기 객원기자
  • 압축형 스프레이, 분무형 제품보다 폐 건강에 위협적

    압축형 스프레이, 분무형 제품보다 폐 건강에 위협적

    스프레이 형태의 생활화학제품에서 분사되는 미세 나노물질이 호흡기에 깊숙이 침투할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 윤충식 서울대 보건대학원 교수팀은 31일 8종의 스프레이 제품 속 나노 물질이 공중에 분무됐을 때 사람의 기관지부터 폐의 허파꽈리(폐포)에 쌓이는 양을 분석해 공개했다. 실험에 사용한 제품은 압축가스에 분사되는 ‘압축형’ 5종, 손으로 잡아당겨 분사하는 ‘분무형’ 3종이었다. 연구 결과 압축형 제품을 분사할 때 발생하는 입자 중 100㎚ 이하의 작은 나노 입자가 차지하는 비율이 80~85%였다. 초미세먼지 기준으로는 99%가 해당됐다. 이들 나노입자는 분사한 지점부터 3m까지 이동해 수 시간 동안 공기 중에 떠 있었다. 다만 분무형 제품은 압축형 제품보다 무거운 입자가 많아 사용자의 호흡기 노출 위험은 상대적으로 낮았다. 폐포에 달라붙는 나노 입자 수는 압축형이 펌프형보다 3.8~15배 많았다. 폐포에 다다르기 전 기관지에 달라붙는 입자수도 압축형이 펌프형의 1.5~5배였다. 연구팀은 스프레이 제품을 1m 이내 근접거리에서 분사하면 2m 이상의 먼 거리에서 분사했을 때보다 폐나 기관지에 1.2~4배 더 침착할 수 있다고 분석했다. 윤 교수는 “생활화학제품을 쓸 때 같은 용도의 제품이면 가급적 압축형보다 분무형 제품을 쓰는 게 좋다”며 “부득이 사용할 때에도 환기가 잘 되는 곳에서 호흡기와 멀리 떨어지게 분사해야 한다”고 조언했다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr
  • “나노물질 활용해 뇌출혈 치료” 이승훈 서울대병원 교수팀 입증

    “나노물질 활용해 뇌출혈 치료” 이승훈 서울대병원 교수팀 입증

    국내 의료진이 나노물질을 활용한 뇌출혈 치료법을 제시해 주목된다. 이승훈 서울대병원 신경과 교수팀은 뇌출혈 발생 뒤 주변 조직의 염증 반응을 억제하면 사망률을 줄일 수 있다는 점을 고려해 나노물질 실험을 진행한 결과 염증 억제 및 세포 보호 효과를 확인했다고 23일 밝혔다. 연구팀은 뇌출혈 뒤 염증 반응과 관련한 활성산소를 제거하는 데 탁월한 기능을 하는 ‘세리아 나노입자’를 치료 물질로 선택했다. 연구팀은 뇌출혈이 생긴 쥐에게 세리아 나노입자를 주입해 뇌출혈에 영향을 끼치는 대식세포 감소와 염증이 일어날 때 발생하는 단백질 감소를 확인했다. 정현용 기자 junghy77@seoul.co.kr
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