■ 충북도 ◇ 4급 승진 △ 자연재난과장 최민규 ■ 산업통상자원부 ◇ 부이사관 승진 △ 섬유탄소나노과장 제경희 △ 산업기술정책과장 안세진 △ 자원안보정책과장 김선기 △ 석유산업과장 윤창현 △ 산업통상자원부 심진수 ◇ 서기관 승진 △ 통상교섭본부장실 김이경 △ 감사담당관실 권순만 △ 기획재정담당관실 이동철 △ 산업정책과 최익현 △ 소재부품장비총괄과 이원규 △ 산업기술정책과 최혜진 △ 지역경제총괄과 김등용 △ 에너지혁신정책과 김기일 △ 에너지효율과 이주영 △ 원전환경과 김홍국 △ 재생에너지산업과 김성만 △ 자유무역협정정책기획과 송지현 △ 무역정책과 최윤석 △ 무역진흥과 신희숙 △ 수출통제협력추진단 이영주 △ 자동차항공과 황윤길 △ 소재부품장비총괄과 김종연 △ 석유산업과 신유철 △ 통상법무기획과 최경신 △ 투자정책과 주현동

■산업통상자원부 ◇부이사관 승진 △섬유탄소나노과장 제경희 △산업기술정책과장 안세진 △자원안보정책과장 김선기 △석유산업과장 윤창현 △산업통상자원부 심진수 ◇서기관 승진 △통상교섭본부장실 김이경 △감사담당관실 권순만 △기획재정담당관실 이동철 △산업정책과 최익현 △소재부품장비총괄과 이원규 △산업기술정책과 최혜진 △지역경제총괄과 김등용 △에너지혁신정책과 김기일 △에너지효율과 이주영 △원전환경과 김홍국 △재생에너지산업과 김성만 △자유무역협정정책기획과 송지현 △무역정책과 최윤석 △무역진흥과 신희숙 △수출통제협력추진단 이영주 △자동차항공과 황윤길 △소재부품장비총괄과 김종연 △석유산업과 신유철 △통상법무기획과 최경신 △투자정책과 주현동 ■충북도 ◇4급 승진 △자연재난과장 최민규

서울 용산구는 성장현 용산구청장이 코로나19 극복을 위해 4개월치 급여 30%를 기부했다고 5일 밝혔다. 성 구청장은 지난달 29일 구청장실에서 ‘코로나19 위기극복 성금 전달식’을 열고 용산복지재단에 4~7월 급여 30%를 전달했다. 성 구청장은 “고통 분담을 위해 서울시 구청장들도 월급 반납 운동에 동참하고 있다”며 “코로나19 극복을 위해 다 함께 힘을 모으자”고 말했다. 용산복지재단 관계자는 “기부받은 돈은 지역 내 취약계층을 위해 사용할 것”이라고 말했다. 성 구청장 외에도 용산구 곳곳에서는 코로나19 극복을 염원하는 각계각층의 지원이 이어지고 있다. 용산복지재단에 꾸준히 후원해 온 국립중앙박물관 식당 운영회는 지난달 21일 쌀 30포, 김 30박스를 재단에 기부했다. 용산구의 자매결연도시인 충북 영동군은 지난달 22일 용산복지재단에 생수 4000개를 보내왔다. 지난달 23일에는 ㈜텐마인즈, ㈜열심히커뮤니케이션즈가 홀몸노인들 지원을 위해 이태원 2동, 남영동, 한남동 주민센터 3곳에 쌀 300포를 기부했다. 지난달 29일에는 ㈜에프지아크스, ㈜한국전해수시스템이 용산복지재단에 은나노마스크 2273개와 손소독제 1284개를 전달했다. 이민영 기자 min@seoul.co.kr

과학자들은 꽤 오래전부터 바이러스의 존재를 간접적으로 인지하고 있었다. 그러던 중 성장에 제약이 있는 담배를 관찰하다가 잎에 흰색 무늬들이 모자이크 형태로 나타나는 것을 발견했다. 1883년 한 과학자는 이런 증상을 나타낸 식물의 수액을 다른 식물에 뿌린 뒤 관찰했다. 예측대로 건강했던 식물은 담배모자이크병에 걸렸다. 이를 통해 담배모자이크병 증상을 나타낸 식물의 수액 내에 전염성을 가진 병원체가 있을 것으로 추측했다. 이후 또 다른 과학자는 이 병에 걸린 식물의 수액을 추출해 세균이 통과하지 못하는 필터로 걸러 냈다. 필터를 통과한 액체를 건강한 담배에 뿌렸더니 이 담배 역시 병에 걸렸다. 세균보다 작은 이 입자는 바이러스로 명명됐다. 바이러스는 많은 시도에도 불구하고 생물 밖에서 배양되지 않았다. 나중에 담배모자이크병을 유발하는 입자를 결정화해 그 모양이 원통형임을 관찰할 수 있었다.담배모자이크바이러스의 발견 이후 수많은 바이러스가 관찰됐는데 이들의 크기는 20~200나노미터(㎚)고 모양은 공, 다면체, 막대, 복잡한 구조 등 다양하다. 그렇지만 바이러스의 구성은 단순하다. DNA나 RNA로 이뤄진 유전물질과 단백질로 구성돼 있다. 바이러스는 배지에서 배양되지 않기 때문에 과학자들은 바이러스를 숙주세포에 접종해 증식시킬 수밖에 없었다. 바이러스는 끊임없이 증식을 하면서 숙주세포에 손상을 가하거나 세포를 죽임으로써 질병 증상이 나타나게 된다. 그래서 바이러스성 질병을 이기기 위해서는 바이러스의 증식회로 과정을 상세히 밝혀내는 것이 중요하며 이는 알려진 증식회로의 각 단계를 차단할 수 있는 약을 개발하기 위한 노력으로 이어져 왔다. 어떤 바이러스든 숙주세포에 결합해야 한다. 바이러스 입자가 세포 안으로 들어가야 하며, 세포 내에서 바이러스 유전체는 자신의 유전체와 단백질 껍질을 복제하고 생산한다. 필요하다면 단백질에 가공이 일어나고 마지막으로 유전체와 단백질 껍질이 결합한다. 그러면 바이러스 입자의 수가 늘어난다. 그래서 바이러스 증식회로의 각 단계를 표적으로 삼아 차단하는 것이 방법이다. 예컨대 에이즈를 일으키는 HIV 치료를 위해서 각각의 단계를 억제하는 약이 30가지 정도 개발돼 사용되고 있다. 한 가지 약만 투여할 경우 HIV 변이들이 내성을 나타내기 때문에 3종 이상의 약을 동시에 투여해 HIV의 증식을 낮춰 치사율 100%인 에이즈를 극복하는 성과를 거두게 됐다. 코로나19 치료제 개발을 위해 미국 국립보건원(NIH)은 80여 건의 후보약물에 대한 심사를 수행하고 있다. 코로나19도 마찬가지로 증식회로와 관련해 REGN3048은 수용체와의 결합 단계, 아르비돌은 세포막과 바이러스의 융합 단계, 클로로퀸은 바이러스 입자의 세포 내 유입 단계, 렘데시비르·아비간·이버멕틴은 유전물질인 RNA 복제 단계, 칼레트라는 단백질 가공 단계 등을 각각 억제할 가능성이 있어 이들의 약효를 시험 중이다. 우리는 전대미문의 위협과 마주하고 있다. 인류 역사 속에서 우리의 조상은 눈에 보이지 않는 병원균에 대한 공포를 이성의 힘으로 극복해 왔다. 그런 노력으로 인해 현재 우리가 존재할 수 있게 됐다. 또한 우리는 바이러스의 존재와 특징, 증식 과정 그리고 질병이 유발되는 방식을 알고 있다. 인류는 코로나19와의 싸움에서도 결국 이길 것이다.

미국 항공우주국(NASA) 랭글리연구소 최상혁(76) 수석연구원이 NASA의 ‘발명가 명예의 전당’에 올랐다. NASA는 최 연구원이 1980년 10월부터 약 40년간 이곳에서 근무하며 수많은 과학적 업적을 남긴 공적을 인정받았다고 지난 2일(현지시간) 홈페이지를 통해 알렸다. NASA는 우주탐사를 위해 개발된 혁신기술의 일상 활용을 촉진하는 ‘기술전수 프로그램’에 따라 발명가 명예의 전당을 운용하고 있다. 이는 특허청의 ‘미국 발명가 명예전당’과는 다르다. 최 연구원은 NASA에 근무하며 논문·보고서 200편 이상을 발표했고, 기술 특허권도 43개를 보유하고 있다. 또 최 박사는 NASA로부터 71개의 상을 받았다. 바이오 나노 기술로 2006년과 2007년에 연속으로 ‘포어사이트 연구소’의 ‘나노50’ 상을 받았고 2008년에는 ‘올해의 나노50 혁신가’로 뽑혔다. 2017년에는 ‘미래 디자인 대회상’도 받았다. 이기철 선임기자 chuli@seoul.co.kr

전남도민들이 과학기술정보통신부가 추진하는 1조원 규모의 초대형 국책 사업인 방사광가속기의 나주 유치를 위해 똘똘 뭉쳤다. 전남도는 지난해 9월부터 전문가 자문단을 출범하고 방사광가속기 호남권 구축 용역을 추진하는 등 유치 활동을 역점 추진해 왔다. 지난 3월 대학 총장, 시장·군수의 지지 성명과 광주·전남·전북 시도지사 공동건의문 발표로 유치 열기가 급속도로 확산됐다. 4월 들어 대학교수와 총학생회를 비롯해 상공회의소, 광주시상인연합회 등 호남권 전역에서 지지 성명이 이어지고 있다. 지금까지 200여개 기관·단체가 참여했다. 지난 23일에는 호남권 국회의원 당선자 28명이 방사광가속기 유치 건의문을 청와대와 과기부 등에 전달하는 등 전방위 활동을 펼치고 있다. 이처럼 전남도민들이 방사광가속기 유치를 위해 힘을 보탠 이유는 뭘까. 도민들은 국가 대형연구시설이 충청·영남권에만 집중돼 호남 홀대론에 자극받고 있다. 지역 편중 해소를 통한 국가균형발전을 위해서라도 방사광가속기가 호남권에 들어서야 한다는 주장이다. 또 도는 나주가 안전하고 단단한 화강암의 기반암이며, 미래 확장성과 발전 가능성이 대단히 높아 방사광가속기 구축의 최적지라고 설명한다. 과기부는 오는 7일쯤 우선협상대상지를 발표한다. 호남권에서는 전남 인구의 절반이 방사광가속기를 환영하고 있다. 지난 27일 서울 국회의사당 앞에서는 다목적 방사광가속기 호남권 유치를 위한 광주·전북·전남 시도민 서명 230만명 돌파 기념 대국민 보고대회가 열렸다. 지난해 기준 호남권 인구는 515만명으로 약 44%가 전남 유치를 지지한 셈이다. 지금도 서명부 숫자는 계속 올라가고 있다. 방사광가속기 호남권유치위원회는 30일 “서명을 시작한 지 한 달이 채 되지 않아 도민의 절반이 참여했다”며 “방사광가속기 유치를 위한 시도민의 열정과 의지를 정부에서도 반영해야 한다”는 입장이다. 이들은 방사광가속기 호남권 구축을 촉구하는 호소문을 정부과 국회에 전달했다.●국회의원 당선자 28명 ‘유치 건의문’ 靑 전달 과학기술인들도 팔을 걷어붙였다. 한국과학기술단체총연합회 광주·전남지역연합회 소속 과학기술인 2200여명도 지난 17일 방사광가속기 호남권 유치 지지 성명을 발표했다. 이들은 “과학기술 분야에서도 균형발전이 이뤄져야 효율성을 담보할 수 있다”며 “충청권과 영남권에 편중된 대형연구시설의 분산 배치가 필요하다”고 밝혔다. 방사광가속기가 호남권에 들어서면 전국이 과학기술 경쟁력을 고르게 확보하게 돼 과학기술 분야에서 국가 균형발전 실현의 큰 전기가 된다는 설명이다. ●나주 단단한 화강암 기반 미래확장성 높아 전남이 방사광가속기에 사활을 거는 이유는 호남 발전의 절실함 때문이다. 1960년대 이래 사회기반시설과 연구기반시설은 수도권·충청권·영남권으로 이어지는 경부 축에 집중돼 왔다. 특히 수도권 입지 규제로 인해 범수도권에 포함되는 충청권으로 각종 연구시설 및 대형 국책 프로젝트가 집중됐다. 대덕 연구단지, 세종특별자치시, 오송 첨단의료복합단지, 대전 과학기술비즈니스벨트 등이다. 실제 영남권은 1970년대 이후 산업화 과정에서, 충청권은 2000년대 이후 대규모 행정기관 이전 등으로 인구가 크게 증가했다. 반면 호남권은 1970년대 630만명에 달했던 인구가 2018년 기준 510만명으로 약 20%가 감소했다. 참여정부 당시 혁신도시 조성 등 균형발전에 대한 일부 성과가 있었으나 공공기관 배치와 과학기술 분야의 충청권·영남권 편중은 여전하다. 2017년 연구개발(R&D) 투자 비율을 보면 수도권이 68.7%, 충청권이 16.4%이지만 호남권은 3%에 불과하다. 초대형 연구시설만 봐도 호남권은 제일 뒤처졌다. 국내 초대형 연구시설은 충청권에 4곳, 영남권에 3곳, 수도권에 2곳 있으나 호남권은 한 곳도 없다. 이렇게 열악한 상황에서도 호남권은 연구개발 역량에서 탁월한 성과를 내고 있다. 연구인력 1인당 국내 특허등록 및 출원 수에서 서울, 경기, 대전을 제치고 1위(등록 0.22건, 출원 0.40건)를 달성했다. 연구비 10억원당 특허 등록은 2위(2.94건)다. 도는 어려운 재정 여건에도 자체 예산을 우선 연구개발에 투자한다. 호남권 3개 광역자치단체 모두 자체 예산 우선 투자 지역 4위권 안에 들어 있다. 2위 광주(16.8%), 3위 전남(15.1%), 4위 전북(10.8%)이다. ●호남권, 국내 초대형 연구시설 단 한 곳도 없어 일본의 경우 총 11대의 가속기 시설이 국토 전체에 걸쳐 균형 있게 배치돼 있다. 가장 큰 이유는 가속기 운영의 효율성과 안전성, 성장 가능성을 고려했기 때문이다. 수도권 중심의 성장 전략이 과밀화, 저성장, 양극화 등 다양한 문제점을 만들어 냈듯이 어느 한 곳에 집중하고 투자하는 성장 전략은 국가 전체의 성장동력으로 이어질 수 없다. 특히 한 지역에 비슷한 기능을 하는 연구시설을 중복해 설립하는 것은 효율성이 낮다. 일본뿐 아니라 스웨덴, 독일 등 해외에서도 효율성과 안전성, 성장 가능성 등을 중시하며 지방 위주로 방사광가속기를 구축하고 있다. 실제 한국정책리서치가 지난 3월 시도 공동(인천, 강원, 충북, 전남)으로 가속기 이용자 대상, 활용도 제고를 위해 가장 필요한 사항을 조사한 결과 87% 이상이 접근성보다 성능 및 운영 품질을 중요한 요구 사항으로 꼽았다. 한국기업데이터가 지난 2월 방사광가속기 이용 기업 2000곳을 대상으로 벌인 방사광가속기 구축지 결정 시 고려해야 할 항목 설문조사에서도 81% 이상이 지질학적 안전성과 고품질 방사광 제공 및 운영 지원이 중요하다고 답했다. 한국원자력연구원의 2018년 방사광가속기 후보지에 대한 전문가 설문조사 결과에서도 약 50%가 균형발전·안전성 측면에서 전라도를 선택해 압도적 1위를 차지했다. 전문가들은 이러한 상황에서 접근성 그것도 수도권 중심의 접근성을 평가하는 것은 변별력이 없다고 꼬집는다. ●지역 편중 해소 통한 국가 균형 발전 새 전기 열악한 여건에도 새로운 미래 성장동력 육성에 노력한 결과 호남권에도 4차 산업혁명에 대응하는 미래 첨단산업의 여건이 무르익고 있다. 광주는 인공지능(AI)·미래형자동차, 전북은 농생명바이오·탄소산업, 전남은 에너지신산업과 의료바이오산업을 미래 먹거리로 지정, 산업 육성을 위해 각고의 노력을 펼치고 있다. 방사광가속기로 한전공대를 비롯한 호남권 대학 및 연구기관의 연구 역량을 높이고, 이를 통해 미래 핵심 기술을 선점하며 첨단산업 육성의 밑거름으로 삼는다는 목표다. 전남은 신남방정책과 환황해권 경제의 시작점으로 방사광가속기가 유치되면 이를 중심으로 국가 과학기술의 신성장 축을 만들 수 있다고 자부한다. 광주, 전북, 전남, 경남을 잇는 L자형 첨단 과학 비즈니스벨트 구축이 가능하기 때문이다. 서남권 L자형 축에 첨단벨트를 조성해 전체적인 균형발전을 이루고 나아가 대한민국이 세계적인 과학 강국이 될 수 있도록 만들겠다는 의지를 밝히고 있다. 김영록 전남지사는 “호남권은 안정적인 지반과 미래 확장 가능성 등 최고의 입지 조건을 갖췄다”며 “우리 지역의 미래와 후손들을 위해 정말 중요한 사업인 만큼 호남권의 의지와 열정에 정부에서도 화답해 주실 것으로 생각한다”고 밝혔다. 김 지사는 “저에게 10조원짜리 사회간접자본(SOC)사업과 1조원짜리 방사광가속기 사업 중 하나를 고르라고 한다면 일말의 고민도 없이 방사광가속기를 택할 것”이라고 말했다. 무안 최종필 기자 choijp@seoul.co.kr‘초정밀 거대 현미경’ 방사광가속기 전자를 빛의 속도로 가속해 나오는 방사광으로 물질의 미세구조 현상을 관찰하는 장치다. 일종의 초정밀 거대 현미경이다. 우리나라에는 현재 경북 포항에 1994년 준공한 3세대와 2016년 구축한 4세대 등 2개가 있다. 특히 이번에 건립하는 4세대 방사광가속기는 둘레 800m 원형으로 3세대보다 최대 1억배가 밝고 파장은 0.1㎚에 그쳐 물질의 구조와 현상을 1000조분의1까지 분석할 수 있다. 신약, 탄소나노복합체 등 신소재, 암 치료, 극초소형 마이크로 렌즈, 나노로봇용 초소형 기계부품, 최고급 화장품 등 다양한 분야에서 활용된다. 포항에 있는 4세대 방사광가속기는 직선 형태라 새로 지을 가속기보다 용량이 10분의1에 불과하다.

충북도가 다목적 방사광가속기 유치에 사활을 걸고 있다. 충북도는 방사광가속기가 설치되면 바이오, 반도체, 2차전지, 화학 등 충북의 주력 산업 발전을 앞당길 수 있는 데다 최첨단 과학도시로 성장할 수 있는 계기를 마련하는 등 파급효과가 크기 때문에 유치에 전력을 쏟아붓고 있다고 29일 밝혔다.●청주·나주·춘천·포항 등 4곳서 유치 경쟁 방사광가속기 유치전에는 충북 청주, 전남 나주, 강원 춘천, 경북 포항 등 4곳이 뛰어들었다. 정부는 다음달 7일 건립 예정지를 발표할 예정이다. 후보지가 확정되면 2022년 착공해 2028년 준공할 예정이다. 방사광가속기는 전자를 빛의 속도로 가속해 얻어 낸 ‘방사광’이라는 빛으로 물질의 미세구조 현상을 관찰하는 장치다. ‘슈퍼현미경’ 또는 ‘초정밀거대현미경’으로 불린다. 방사광 빛의 밝기는 태양빛의 100억배가 넘는다. 방사광 가속기는 신약, 탄소나노복합체 등 신소재, 암 치료, 극초소형 마이크로 렌즈, 나노로봇용 초소형 기계부품, 최고급 화장품, 단열성 콘크리트 등 다양한 분야에서 활용된다. 비아그라와 타미플루 개발에도 일조했다. 가속기 건립에 필요한 사업비는 1조원이다. 정부가 8000억원을, 자치단체가 2000억원을 부담하게 된다. 충북은 청주 오창읍 테크노폴리스 산업단지를 후보지로 내세우며 가속기 구축의 최적지라고 강조하고 있다. 오창과 가까운 수도권과 중부권에 가속기를 필요로 하는 기업이 집적돼 있기 때문이다. 국내 반도체 제조업은 84.9%, 의약품의료기기 제조업은 58.4%, 화학물질 제조업은 63%나 몰려 있다. 충북에만 바이오 기업 260곳, 반도체 기업 90곳, 화학 기업 650여곳이 밀집해 있다. 세계 3대 바이오클러스터인 청주 오송생명과학산업단지가 바로 옆에 위치해 정부의 바이오헬스산업 혁신 전략과 시너지를 창출할 수도 있다.오창이 국토 중심부에 자리잡은 것도 큰 장점이다. 전국 어디서나 2시간 내 접근이 가능해 1일 분석권을 제공할 수 있다. 경부고속철과 호남고속철도의 전국 유일 분기점인 KTX오송역과 경부·중부·중부내륙·중앙고속도로 등 4개의 고속도로 등 교통 인프라도 풍부하다. 자동차로 5분 거리에 청주공항이 있어 해외 석학들 유치도 용이하다. 2022년에는 천안~청주공항 복전철의 수도권 전철망이 준공된다. 이천~충주~문경 중부내륙선도 건설 중이다. 단단한 화강암반이 넓게 분포돼 있는 오창의 지질구조도 강점으로 꼽힌다. 가속기는 지진, 화산 등 자연재해 위험이 없는 단단한 암석층 위에 건설돼야 한다. 방사광가속기 가동이 시급한 상황에서 산업단지로 고시된 오창 테크노폴리스 산업단지를 후보지로 선정하면 건설 기간을 2년 앞당길 수 있다. 충북은 이미 부지 매입, 부지 조성, 주민 의견 수렴, 환경영향평가 등 행정 절차를 모두 마쳤다. 이주한 한국기초과학지원연구원 대형연구시설 기획연구단장은 “대다수 전문가가 포항에 운영 중인 가속기의 접근성을 문제로 지적하고 있다”며 “가속기에 상주하게 될 300명에서 500명 사이의 전문인력을 위해서도 국토의 중심인 오창에 건립돼야 한다”고 말했다. 방사광가속기 유치에 총력을 기울이는 충북도는 지난해 3월 청와대와 과학기술정보통신부에 가속기 중부권 구축을 건의한 뒤 다음달 추진 계획을 수립했다. 이어 충북을 지원할 학계 10명, 산업계 8명 등 32명으로 전문자문단을 구성했다. 지난해 7월에는 5억원을 들여 수요 분석 및 타당성 조사 연구용역을 발주했다. 공감대 형성을 위해 국회와 청주 상당구청에서 토론회도 열었다. 지난 1월 6일에는 중부권 가속기 구축 충청권 4개 시도 공동 건의문을 채택했다. 지난 2월 14일에는 가속기 전국 주요 활용 대학인 건국대, 경희대, 고려대, 중앙대. 청주대, 충남대, 충북대, 카이스트, 한양대 등 9곳과 업무협약을 체결했다. 충북이 유치하면 가속기를 활용한 공동 연구, 인력 양성 등에 적극적으로 나서겠다는 게 협약의 주요 내용이다. 충청권 서명운동도 벌여 참여 인원이 150만명을 돌파했다.●충북, 부지 매입·환경 평가 등 행정절차 완료 충북은 공정한 심사를 촉구하고 있다. 그동안 주요 국책사업에 정치적 힘이 작용한 사례가 있기 때문이다. 최근 호남 지역 국회의원 당선자 28명 전원이 지난 23일 “국가균형발전을 위해 평가지표를 조정해 전남 나주에 가속기를 구축해야 한다”는 건의문을 청와대와 과기부 등에 보내 충청권 시민단체들이 강력히 반발하고 있다. ‘국가균형발전과 지방분권 상생발전을 위한 충청권 공동대책위원회’는 성명을 내고 “호남 지역 정치권은 입지 선정의 공정·일관성을 훼손하는 행위를 중단하라”며 “정부는 어떠한 정치적 이해관계와 압력에도 흔들리지 말고 합리적으로 입지를 결정하라”고 목소리를 높였다. 이시종 충북지사는 “대형 연구장비 구축의 입지 조건을 바탕으로 공정하게 검토하면 충북이 최적지임을 알 수 있다”며 “충북에 가속기가 건립되면 평택~이천~천안~오창~오송~대전을 아우르는 신산업 혁신 벨트를 구축할 수 있을 것”이라고 기대했다. 도는 방사광가속기 유치 시 10만명이 넘는 고용 창출, 6조 7000억원의 생산유발 효과 등을 전망하고 있다. 청주 남인우 기자 niw7263@seoul.co.kr

레이저를 쐬면 공중으로 떠올라 움직이는 극소형의 비행체가 가까운 미래에 이웃 행성인 화성에서 생명체 흔적을 찾는 임무를 지원할 것으로 보인다. 미국 펜실베이니아대 연구진은 핀포인트 레이저를 조사해 열을 가하면 공중 부양해 움직이는 극히 작은 비행체를 만들어냈다.‘나노카드보드’(nanocardboard)라고 이름 붙여진 이 비행체는 이들 연구자가 종이 골판지의 주름진 빈 공간인 골에서 영감을 얻어 두께 몇십 ㎚(나노미터)의 산화알루미늄 필름판을 이용해 샌드위치 구조로 높이 몇십 ㎛(미크론미터)의 공간이 나열돼 있는 구조로 만든 것이다. 이런 골판지 형태의 구조 설계는 재질의 강도를 높이고 충격을 완화하는 효과를 보는 동시에 그 내부가 비어 있어 무게를 줄여준다. 따라서 나노카드보드 비행체 한 대의 중량은 초파리의 몸무게와 비슷한 0.33㎎ 정도에 불과하다. 특히 이런 일련의 빈 공간은 열을 받으면 기체 자체가 공중으로 떠오르도록 하는 데 이는 화성 탐사로봇에서 핀포인트 레이저를 쏴서 맞추면 된다. 그러고 나면 나노카드보드가 가열돼 화성의 대기와 온도 차이가 생기고 골 공간에서 달궈진 기체가 뿜어져 나와 기체를 땅에서 밀어내 공중으로 띄우는 것이다. 게다가 나노카드보드의 어느 부분을 가열하느냐에 따라 이들 공간에서 나오는 기류가 달라져 이동 방향을 제어할 수 있다.이들 연구자는 자신들이 개발한 나노카드보드 편대가 7월 17일부터 8월 5일 사이 발사되는 아틀라스 V 로켓에 실려 내년 2월 중순 화성에 도착할 예정인 화성탐사 로버 ‘퍼서비어런스’(옛 마스 2020)의 임무를 지원하는 데 도움이 될 것이라 생각한다. 이때 퍼서비어런스는 탐사로버로 가기 어려운 지형을 대신 탐사할 탐사선인 마스 헬리콥터를 실어갈 예정이지만, 만일 해당 기체가 제대로 작동하지 않으면 다른 선택지가 필요할 수도 있다. 이에 대해 이번 연구를 주도한 이고르 바게이틴 펜실베이니아대 교수(기계공학·응용역학)는 “마스 헬리콥터는 매우 흥미진진하지만, 단 한 대의 복잡한 기계다. 만일 잘못되면 고칠 방법이 없어 실험은 끝난다”면서 “우리는 한 가지 수단에 모든 것을 걸지 않는 완전히 다른 접근법을 제안한다”고 말했다. 또 “우리 비행체는 센서를 운반하는 것 외에 단순 착륙으로 수동적으로 먼지나 모래를 부착한 뒤 다시 탐사 로버로 날아가므로 멀리까지 이동할 필요가 없다”고 설명했다. 또 나노카드보드는 크기와 중량이 비교할 수 없을 만큼 작기에 퍼서비어런스에 셀 수 없을 정도로 많이 탑재할 수도 있다. 게다가 화성의 희박한 대기와 낮은 중력은 이들 비행체가 자체 중량의 10배에 달하는 센서나 표본을 실을 수 있도록 한다. 따라서 이들 연구자는 화성에서 생명체의 주요 특징인 물이나 메탄을 탐지하기 위해 탑재할 화학 센서를 현재 수준보다 소형화하는 방법을 연구하고 있다. 자세한 연구성과는 재료과학 분야의 세계적 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈’(Advanced Materials) 21일자에 실렸다. 사진=이고르 바게이틴 펜실베이니아대 교수팀 제공 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

국내 연구진이 겹꽃 모양의 나노구조 물질을 개발해 물 속에 녹아 있는 치명적 방사능물질 세슘을 없애는 방법을 찾아냈다. 한국원자력연구원 해체기술연구부 연구팀은 속은 비어있고 표면적은 큰 꽃 모양의 세슘 나노흡착제를 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 화학공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’에 실렸다. 세슘은 방사성 폐수를 정화할 때 제거해야 할 가장 중요한 물질이다. 그렇지만 방사성폐수에는 세슘과 화학적으로 유사한 나트륨, 칼륨 같은 이온들이 섞여 있기 때문에 세슘만 선택적으로 제거하기가 쉽지 않다. 이 때문에 세슘만 효과적으로 제거할 수 있는 흡착제 개발 연구가 많이 진행되고 있지만 제조과정이 복잡하고 제거 효율이 기대만큼 높지 않다. 연구팀은 티타늄과 페로시아나이드를 이용해 나노 크기 입자를 만들었는데 입자 내부는 빈 공간으로 만들어 무게를 줄이고 입자 표면은 표면적이 큰 겹꽃 모양으로 합성했다. 겹꽃모양 티타늄-페로시아나이드 나노흡착제는 속이 비어있지 않은 기존 금속-페로시아나이드 물질보다 흡착 속도는 1만배 빨랐다. 또 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 수습과정에서 사용된 타이타노 실리케이트보다도 흡착속도가 32배 빨랐다. 이번에 개발한 흡착제 흡착용량도 1g 당 최대 454㎎으로 기존 금속-페로시아나이드보다 3배, 타이타노 실리케이트보다 1.7배 큰 것으로 확인됐다. 또 칼륨이 섞여 있는 폐수 속에서도 세슘만 제거하는 능력이 타이타노 실리케이트보다 261배 큰 것으로 나타났다. 이와 함께 바닷물 속에 섞여있는 세슘을 99.1% 이상 제거할 수 있는 것으로도 관찰됐다. 기존 세슘 흡착제는 산도가 pH1 이하 강산성 폐수에서 흡착성능이 떨어지지만 이번에 개발한 흡착제는 강산성 폐수에서도 99.8% 이상 세슘을 제거하는데 성공했다. 연구를 이끈 양희만 원자력연구원 박사는 “이번에 개발된 흡착제는 제조과정이 쉽고 간편해 대량생산도 용이하고 적은 양으로도 대량의 방사성 폐수를 처리할 수 있다는 장점이 있다”라며 “특히 원자력시설 사고시 발생하는 대량의 방사성 폐수나 원전 해체를 할 때 발생하는 강산성의 폐액을 처리할 때도 활용 가능하다”라고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

정부 헤드헌팅을 통해 발굴된 여성 민간 전문가가 특허청 특허심판원 심판관에 임용됐다. 인사혁신처와 특허청은 김태선(47) 전 특허법인 아이피매그나 대표변리사를 정부 헤드헌팅으로 발굴해 개방형 직위인 특허청 특허심판원 심판6부 심판관에 임용한다고 26일 밝혔다. 심판6부 심판관은 2차전지·나노 소재 등 화학 분야 지식재산권 취득·보호 관련 분쟁을 해결하는 특허심판을 담당한다. 판례 조사·분석, 기술·시장 동향 파악, 조직·행정관리 총괄 등의 업무도 수행한다. 김 신임 심판관은 약 16년간 삼성SDI와 특허법인에서 화학 분야 특허출원 소송 업무를 해 왔다. 삼성SDI에서는 2차전지 배터리 구조 관련 특허를 획득해 특허청장상을 받기도 했다.

정부 헤드헌팅을 통해 발굴된 여성 민간 전문가가 특허청 특허심판원 심판관에 임용됐다. 인사혁신처와 특허청은 김태선(47) 전 특허법인 아이피매그나 대표변리사를 정부 헤드헌팅으로 발굴해 개방형 직위인 특허청 특허심판원 심판6부 심판관에 임용한다고 26일 밝혔다. 심판6부 심판관은 2차전지·나노 소재 등 화학 분야 지식재산권 취득·보호 관련 분쟁을 해결하는 특허심판을 담당한다. 판례 조사·분석, 기술·시장 동향 파악, 조직·행정관리 총괄 등의 업무도 수행한다. 김 신임 심판관은 약 16년간 삼성SDI와 특허법인에서 화학 분야 특허출원 소송 업무를 해 왔다. 삼성SDI에서는 2차전지 배터리 구조 관련 특허를 획득해 특허청장상을 받기도 했다.

인간 뇌를 모방하는 핵심 전자칩의 개발이 생체 전자공학의 급격한 발전 덕분에 순조롭게 진행되고 있다. 이른바 ‘뉴로모픽 컴퓨팅 칩’으로 불리는 이 핵심 연산장치는 인간 뇌의 뉴런(신경세포)들과 이들을 연결하는 부위인 시냅스(연접부)들의 구조를 모방해 기계학습을 수행하면 기존 컴퓨터에서는 할 수 없던 복잡한 의사결정을 인간 수준으로 해낼 수 있다. 하지만 지금까지 기술로는 이 칩을 가동하는데 최소 1V 안팎의 전압이 필요했다. 이는 인간 뇌가 필요로 하는 전압인 80㎷와 비교하면 압도적으로 높은 전압이다. 하지만 뉴로모픽 컴퓨팅 칩의 최종 목표는 인간의 뇌를 완전히 대체할 수 있을만큼 발전하는 것이므로, 이렇게 높은 전압은 바람직하지 못하다. 그런데 미국 매사추세츠대 애머스트캠퍼스 연구진은 자신들이 개발하고 있는 뉴로모픽 컴퓨팅 칩을 가동하는 데 필요한 전압을 실제 뇌 수준인 40~100㎷까지 낮추는 데 성공했다고 밝혔다. 이런 성과 덕분에 이 전자칩은 실제 뇌를 재현하기 위한 마지막 관문을 돌파했다고 할 수도 있다. 또 적정 전압의 획득으로 손상됐거나 오래된 뇌세포를 대체하는 이른바 ‘뇌 바꾸기’도 실현 가능할 것이다. 그렇다면 도대체 무엇이 이번 저전압화를 가능하게 했던 것일까. 그 열쇠를 쥐고 있던 것은 뜻밖에도 세균에 있었다. 의사 시냅스의 구조 뉴로모픽 컴퓨팅 칩의 개발에 있어 가장 어려운 문제는 시냅스를 재현하는 것이다. 시냅스의 역할은 보통 전자회로의 스위치에 있는 온·오프 기능과 비슷하지만 다른 한편으로 흐르는 전류가 많거나 적음에 따라 스위치로 기능하는 유연성을 갖는다. 기존 전화회로로는 이런 성질을 재현하기가 어려웠지만, 최근 10여년간의 급격한 기술 발전 덕분에 뉴로모픽 컴퓨팅 칩은 실제 시냅스와 같이 유연한 전류 조절을 재현하는 의사 시냅스를 탑재하는 데 성공한 것이다. 저전압화 실현에 핵심이 된 부분은 금속 환원 미생물(혐기성 세균)인 지오박터 설퍼레두신스가 만들어내는 단백질로 된 나노와이어다. 이는 단면의 지름이 1나노미터 정도의 극미세선을 말한다. 생물 호흡의 본질은 체내에서 생긴 잉여 전자를 버리는 데 있다. 산소를 이용하는 호기성 호흡의 경우 체내 전자를 산소에 부여해 이산화탄소로 대체 방출한다. 반면 금속을 이용하는 혐기성 호흡은 체내에서 생긴 잉여 전자를 금속에 버리는 방식으로 호흡한다는 것이다. 연구진이 주목한 단백질 나노와이어는 혐기성 세균이 전자를 버리기 위해 금속(자연계에서는 광석)과 자신의 신체 일부를 연결하는 데 쓰인다. 이들 연구자는 의사 시냅스 사이를 이 혐기성 세균에서 채취한 나노와이어들로 채웠다. 그리고 의사 시냅스 전후 회선에 전압이 가해지면 나노와이어에 전자가 흐르고 주위에 부유시킨 은 이온을 은으로 바꿔 의사 시냅스 사이에서 은 덩어리가 생기게 했다. 분자 상태의 은이 모이면서 의사 시냅스는 접속돼 간다. 전기를 통하게 함으로써 수중의 은 이온(Ag+)이 단백질 나노와이어로부터 전자를 받아 은 덩어리를 형성하고 그 덩어리가 성장하면서 회로가 연결된다. 그리고 전기가 끊기면 집적된 은 덩어리는 다시 은 이온이 돼 수중에 녹아 연결이 끊어지는 것이다. 즉 혐기성 세균이 가지는 자연계 최소의 전선은 은과 은 이온으로부터 전자를 주고 받는 역할을 통해 생체 촉매와 같은 기능을 했다는 것이다. 생물이 지니는 촉매 작용은 매우 효율적이고 의사 시냅스의 작동에 필요한 전압을 극적으로 줄이는 과정으로 이어졌다. 따라서 이 연구를 통해 만들어진 신경 연결은 기존 기술의 비세포적 성질과 단백질 나노와이어로 이어진 세포적 성질 양측 모두를 지닌 이른바 하이브리드 뇌라고 할 수도 있다. 비세포성 뇌 만들어내나 이 연구로 생체 전압 수준의 제어가 실현돼 손상된 신경을 비세포성 전자회로로 대체할 수 있게 됐다. 배양한 세포와 달리 비세포성 회로는 거부 반응이 일어나기 어렵기 때문이다. 또 적정 전압은 대체할 신경을 중추신경으로 확대할 수도 있다. 뇌는 매우 생물학적인 조직이지만 신경 연결의 구조를 모방할 수 있으면 세포를 사용하지 않아도 모방할 수 있다. 손상됐거나 오래된 뇌세포를 이런 전자칩으로 대체할 수도 있다. 또 최신 연구에서는 쥐의 손상된 뇌를 인간의 피부세포에서 배양한 뇌세포를 사용해 대체하는 실험에도 성공했다. 이런 잠정적인 대체 기술을 통해 뇌를 모든 전자회로로 대체하는 미래도 가능해질 것이다. 어쩌면 그 때가 오기 전에 세포가 만들어내는 감정과 전자회에서 발생하는 감정의 차이가 무엇인지를 생각하기 시작해야 할지도 모른다. 자세한 연구 결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지인 네이처 커뮤니케이션스 최신호(20일자)에 실렸다. 윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr

생명·반도체 등 신성장동력 활용 시설 포항·춘천·나주·청주 4파전 막판 경합 새달 초 과기부가 우선협상 지역 발표 코로나19 여파 속에서도 막바지로 접어든 1조원대 국책사업인 다목적 방사광가속기 유치전 열기가 후끈 달아오르고 있다. 20일 전국 지자체에 따르면 다음달 7일쯤 방사광가속기 구축사업 주무부처인 과학기술정보통신부가 우선협상 지역을 발표한다. 신청자인 경북 포항, 강원 춘천, 전남 나주, 충북 청주 등 4개 자치단체들의 막판 경합이 치열하다. 경북도와 포항시는 지난 주말 포항시청에서 10여개 산·학·연이 참여한 ‘다목적 방사광가속기 경북유치 공동추진단’ 회의를 열고 세부 전략을 마련하는 등 본격적인 유치 활동에 들어갔다. 경북도는 포항에는 3·4세대 가속기가 있어 가속기 건설 및 운영 기법을 보유한 인력이 많다는 장점이 있다고 강조한다. 또 기존 가속기와 연계한 ‘방사광 클러스터’를 구축, 1000억원 이상 구축 비용을 절감할 수 있다는 점을 강점으로 내세우고 있다. 강원도와 춘천시도 최근 ‘다목적 방사광가속기 구축’ 협력을 위한 업무 협약을 맺었다. 또 40분대 거리인 수도권 소재 산업계와의 연계를 강점으로 내세운다. 전남도와 나주시는 지난 9일 200여명 규모로 ‘방사광가속기 호남권 유치위원회’를 결성했다. 한전공대를 중심으로 하는 산·학·연 클러스터와 방사광가속기 간 시너지를 부각시키고 있다. 충북도와 청주시는 지난 13일부터 도청 홈페이지 등을 통해 방사광가속기 유치 서명운동에 나섰다. 청주는 서울 접근성이 좋고 반도체, 바이오, 에너지, 소재·부품 등 관련 기업과 정부출연연구기관·대학이 집적돼 있어 활용 측면에서 유리하다는 입장이다. 다목적 방사광가속기는 기초과학, 응용과학 등에 활용할 수 있으며 생명·반도체·정보기술·나노소자 및 신소재 등 신성장동력 산업기술 개발에 활용되는 대형 국가연구시설이다. 생산유발·고용창출 등 20년 내 10조원대 경제 효과가 예상된다. 전국종합·포항 김상화 기자 shkim@seoul.co.kr

DGIST는 뉴바이올로지전공 문대원 석좌교수, 에너지공학전공 인수일 교수 공동연구팀이 산화금속 나노입자를 접합시킨 항체를 이미지화시켜 마이크로미터 이하의 공간 분해능으로 단백질을 관찰하는 ‘다중 단백질 질량분석 바이오 이미징 기술’을 개발했다고 20일 밝혔다. 바이오 이미징 기술은 세포에서 일어나는 현상을 영상으로 볼 수 있게 만드는 기술이다. 질병의 조기 진단이나 신약개발 등에 필요한 핵심 기술로써 생명공학, 물리, 화학, 기계 전자와 같은 여러 분야의 융합이 필수적이다. 현재 주로 사용되는 바이오 이미징 기술은 형광 물질을 단백질에 입혀서 관찰하는 방법인데, 광학 기술의 한계 때문에 동시에 관찰 가능한 단백질은 3~4가지 정도로 분석의 한계가 있었다. 이에 DGIST 연구팀은 SIMS 분석법(Secondary Ion Mass Spectrometry, 2차 이온 질량 분석법)을 적용해 세포막에 존재하는 여러 종류의 단백질을 관찰하는데 성공했다. SIMS 분석법은 가속 이온을 이용해 주로 반도체 제조를 위한 극미량의 불순물 분석에 활용되는 기술인데, 최근에는 바이오 이미징 기술에 적용하려는 연구가 활발하다. 하지만 가속 이온의 파괴적인 특성 때문에 지질 분자 이미징 정도만 가능했고, 단백질 이미징은 불가능해 SIMS 분석법을 통한 바이오 이미징 연구가 제한적이었다. 연구팀은 SIMS 분석법이 수십 종의 산화금속을 분석하고 이미징 할 수 있다는 데 착안했다. SIMS 분석 시 감도가 매우 높은 수십 나노미터(nm) 크기의 산화금속 나노입자를 항체에 접합시킨 후, 이 항체를 단백질(항원)과 결합시켰다. 그런 다음 SIMS 분석을 통해 단백질에 결합된 산화금속 나노입자를 300 나노미터 분해능으로 이미징 해 세포막에 존재하는 여러 종류의 단백질을 동시에 볼 수 있게 했다. 연구팀은 실제 알츠하이머 모델 실험쥐의 해마 조직에 적용해 보았고, 알츠하이머 병에 관여하는 것으로 보고된 7종의 단백질 이미지를 동시 관찰할 수 있었다. 또한 알츠하이머 병이 진전되면서 여러 단백질들의 분포가 어떻게 변화하는지 규명했다. DGIST 문대원 석좌교수는 “이번에 개발한 기술을 통해 기존 형광 분광 이미징 기술보다 이미지화 할 수 있는 단백질 분자의 수를 증가시켰으며, 금속 산화물 나노입자의 높은 SIMS 감도를 활용해 시료 손상을 최소화해 세포막에서의 단백질 상호 작용 관찰을 가능하게 했다”며 “여러 단백질이 관여하는 복잡한 질병 기전 연구에 기여할 새로운 바이오 이미징 기술이 될 것이다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제과학저널 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’에 지난 15일자 표지논문으로 게재됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr

■ 전남 장성군 ◇ 4급 승진 △ 경제건설국장 박홍수 ◇ 5급 승진 △ 환경위생과장 안보현 ■ 행정안전부 ◇ 국장급 승진 △ 지방자치인재개발원 기획부장 노홍석 ◇ 과장급 전보 △혁신행정담당관 박형배 △ 지역균형발전과장 조성환 △ 홍보담당관 유득원 △ 지역사회혁신정책과장 신용식 △공무원단체과장 김상광 △ 재난안전담당관 김민형 ■ 한국기계연구원 ◇ 부원장 △ 부원장 송준엽 ◇ 본부장 △ 연구기획조정본부장 정준호 △ 첨단생산장비연구본부장(직대) 오정석 △ 나노융합기계연구본부장(직대) 유영은 ■ 미래에셋대우 ◇ 신임 △ 준법감시인 최춘구

■한국기계연구원 ◇부원장△부원장 송준엽◇본부장△연구기획조정본부장 정준호△첨단생산장비연구본부장(직대) 오정석△나노융합기계연구본부장(직대) 유영은 ■충남 보령시 ◇5급 전보△주민생활지원과장 임선배◇5급 승진△주산면장(직무대리) 김영두 ■미래에셋대우 ◇신임△준법감시인 최춘구

산호초는 전 세계 바다 면적의 0.1% 미만에 불과하지만, 지금까지 보고된 해양 생물 종의 25%가 산호초에서 보고되었을 만큼 생물 다양성이 높다. 작은 동물인 산호가 모여 만든 거대한 해저 구조물인 산호초는 해양 생태계에서 가장 중요한 장소라고 해도 과언이 아니다. 하지만 지구 온난화 및 해양 산성화, 해양 오염, 남획으로 인해 산호초의 미래는 매우 어둡다. 서식 환경이 급격히 나빠진 산호가 공생 조류를 내보내면서 하얗게 변하는 백화 현상이 전 세계 산호초에서 목격되고 있으며 이로 인해 수많은 산호초가 사라질 위기에 처해 있다. 과학자들은 산호초를 보호하기 위해 산호를 양식하거나 혹은 다른 장소에서 건강한 산호를 이식하는 방법을 시도하고 있다. 이에 더해 케임브리지 대학과 캘리포니아 대학의 연구팀은 바이오 프린터를 이용해 인공적으로 산호를 빠르게 키우는 방법을 연구했다. 산호초 보호에서 가장 큰 문제점은 산호가 죽는 데는 오랜 시간이 걸리지 않지만, 작은 산호가 자라서 우리가 흔히 보는 큰 산호로 자라는 데 오랜 시간이 걸린다는 것이다. 연구팀은 최근 의료용으로 크게 주목받고 있는 바이오 프린터가 대안이 될 수 있다고 보고 연구를 진행했다. 일반적인 의료용 바이오 프린터는 사람 줄기세포와 생체적합 물질을 포함한 바이오 잉크를 이용해서 인체 조직이나 장기와 유사한 3차원 구조물을 출력해 사람에게 이식하는 것이 목표다. 연구팀의 목표는 바이오 프린터를 이용해 산호가 자랄 수 있는 유사 골격을 만든 후 여기에서 산호를 빠르게 자라게 만드는 것이다. 골격 물질은 PEGDA라는 생체적합 폴리머에 셀룰로스 나노크리스탈을 혼합해 출력하고 산호는 GelMA라는 젤라틴 하이드로겔 폴리머에 혼합해 출력한다. 그리고 바이오 프린터 출력물 내부의 산호가 빠르게 자랄 수 있도록 공생 조류를 넣어준다. 연구 결과는 기대 이상이었다. 연구팀은 자연 상태의 산호와 비교해서 바이오 프린터 산호가 매우 빠른 속도로 자란다는 사실을 확인했다. 특히 마리니클로렐라 카이스티애 (Marinichlorella kaistiae)라는 공생 조류를 넣어줄 경우 자연 상태보다 최대 100배 정도 빠른 성장 속도를 보였다. 연구팀은 이 연구 결과가 산호초 복구는 물론 바이오 연료 개발에도 도움을 줄 것으로 기대하고 있다. 하지만 아무리 뛰어난 기술로 산호초를 복원한다고 해도 근본적인 문제를 해결하지 않으면 다시 파괴되는 것은 시간문제다. 지구 온난화와 해양 오염이라는 근본 문제 해결에 노력하면서 이런 신기술이 같이 접목돼야 위기에 처한 산호초를 구할 수 있다. 고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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

미국 과학자들이 피부세포로 시각세포를 만들어 앞을 보지 못하는 생쥐들에게 이식해 사물을 인지할 수 있게 하는데 성공했다. 미국 노스텍사스대 의대 시각연구소, 국립보건원(NIH) 산하 국립안(眼)연구소, 노스캐롤라이나 채플힐대 의대 안과, 바이오기업인 나노스코프 테크놀로지, 아이CRO, CIRC테라퓨틱스 공동연구팀은 피부줄기세포로 알려진 섬유아세포를 화학적으로 재구성해 시력과 관련된 광(光)수용체 세포를 만들 수 있다는 것을 밝혀내고 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 16일자에 발표했다. 노인성 황반변성, 당뇨망막병증 같은 다양한 망막질환은 빛을 감지하는 광수용체 세포가 사라지면서 회복시킬 수 없기 때문에 심할 경우는 시력을 잃을 수 있다. 이 때문에 광수용체를 재생시키는 방법을 찾는 것은 과학계의 중요한 과제 중 하나였다. 그동안 광수용체 재생을 위해 사용한 방법은 피부나 혈액세포를 이용해 줄기세포를 만든 다음 줄기세포를 광수용체로 분화되도록 유도해 이식하는 것이었다. 그런데 연구팀은 줄기세포를 만들어 분화를 유도하는 과정을 건너 뛰고 섬유아세포를 직접 광수용체 중 막대세포로 재프로그래밍한 것이다. 생물학에서 재프로그래밍 또는 리프로그래밍(reprogramming)은 특정 세포를 완전히 새로운 종류의 세포로 바꾸는 것으로 체세포 핵을 치환하거나 유도만능줄기세포(iPS), 세포융합 방법으로 만든다. 유도만능줄기세포는 성인의 세포를 이용해 모든 종류의 세포나 조직으로 분화시킬 수 있지만 이식 준비가 되기까지는 6개월이나 걸린다. 그렇지만 이번에 개발한 재프로그래밍 기술을 활용하면 피부세포를 10일 만에 이식 가능한 광수용체로 만들 수 있다. 광수용체는 막대세포와 원뿔세포 두 종류로 나뉘는데 더 많은 것이 막대세포이다. 막대세포는 빛에 민감해 어두운 곳에서 빛을 인식하는 구실을 하고 망막 주변부에 더 많이 분포한다. 막대세포가 손상되면 빛이 적은 어두운 곳에서는 아예 앞이 보이지 않는 야맹증이 나타나게 된다. 연구팀은 생쥐의 섬유아세포를 유도 광수용체 막대세포(CiPCs)로 전환시킬 수 있는 5종류의 화합물을 만들었다. 연구팀은 이들 화합물을 이용해 만든 CiPCs를 분석한 결과 실제 광수용체 막대세포와 유사하다는 것을 확인했다.연구팀은 망막변성이 일어나 시력을 거의 잃은 14마리의 생쥐의 눈에 CiPCs를 이식한 뒤 빛에 대한 동공반사와 시력을 조사했다. 그 결과 3~4주 뒤 6마리의 생쥐에게서 빛이 약한 환경에서도 동공반응이 개선됐음을 확인했다. 또 시각기능 회복 여부를 알아보기 위해 회피시험을 실시했다. 그 결과 장애물도 쉽게 피하는 것을 확인했다. 또 이식 3개월 뒤에는 광수용체들이 망막 안쪽 뉴런과 시냅스 연결이 된 것도 관찰됐다. 화학적 리프로그래밍으로 만들어 낸 세포가 실제 시각 회복에 도움이 됐다는 것을 보여준 것이다. 사이 샤발라 노스캐롤라이나대 의대 교수는 “이번 연구는 직접적이고 화학적인 재프로그래밍을 통해 망막과 같은 세포를 만들어 낼 수 있음을 보여주는 첫 번째 성과”라며 “이번 기술을 활용하면 중간 단계를 거치지 않기 때문에 세포치료제를 개발하는데 걸리는 시간을 상당히 단축시킬 수 있을 것으로 본다”고 말했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수 연구팀이 인체 내 치료가 필요한 부위에 정확하고 안정적으로 약물 전달이 가능한 바늘형 마이크로로봇을 개발했다. DGIST는 이번 연구 성과는 기존의 마이크로로봇 약물전달기능 및 제어방식을 획기적으로 개선해 다양한 정밀의학기술에 적용 가능할 것으로 기대된다고 13일 밝혔다. 현재 인체 내 조직 치료 중 약물치료는 가장 일반적인 치료방법으로 쓰이는데, 약물은 신체의 순환기능에 의해서만 전달되기에 목표하는 부위에만 필요한 양의 약물을 정확히 전달이 어려워 상당한 부작용이 발생한다. 이러한 한계를 극복하고자 몸 속을 자유롭게 돌아다니며 목표하는 체내 조직의 정밀 치료가 가능한 마이크로 의료로봇 연구가 최근 각광받고 있다. 이에 최 교수 연구팀이 세계 최초로 바늘형 마이크로로봇은 3차원 레이저 리소그라피 3D 공정을 통한 나노-마이크로 스케일로 제작됐으며, 금속박막 증착기술을 이용해 자성물질(Nickel, Ni)과 생체적합물질(Titanium oxide, TiO2)을 증착했다. 더불어, 생체적합물질로 사용된 TiO2는 화학적인 방식으로 항암제(Paclitaxel, PTX) 탑재 능력을 향상시켰다. 연구팀은 체외 약물 테스트 플랫폼에서 실험을 통해 기존의 마이크로로봇의 제어 기능을 한 차원 개선시켰다. 특히 이번에 개발한 바늘형 마이크로로봇은 목표지점으로 정확한 이동이 가능하며, 제어 시간 또한 획기적으로 줄였다. 또한 특정 치료 부위에 로봇을 고정시키기 때문에 외부의 지속적인 자기장 에너지 공급이나 제어가 불필요하며, 실제 인체 내부와 같이 특정 유체 흐름이 있는 환경에서 기존보다 유체 저항을 최대 6배 더 견디면서 안정적으로 약물을 전달할 수 있는 것이 장점이다. 연구팀은 또한 바늘형 마이크로로봇을 체외에서 배양한 암 종양 조직에 적용해 보았는데 암 종양에 고정되기 전, 후의 성능 테스트에서 유의미한 결과를 확인했으며, 항암제 약물방출을 통한 치료적인 효능도 추가로 증명했다. 최홍수 교수는 “이번 연구결과를 통해 기존의 마이크로로봇의 기능을 더욱 개선시켜 약물전달 효율을 높이고 부작용을 줄일 수 있을 것으로 기대한다”며 “앞으로도 더욱 향상된 마이크로로봇을 지속적으로 개발하여 장기적으로 동물실험과 관련 병원 및 기업과 후속 연구를 진행해 실제 의료 현장에서 활용될 수 있는 마이크로로봇 기반 정밀치료 시스템을 개발하는데 노력하겠다”고 말했다. 이번 연구는 DGIST 로봇공학전공 최홍수 교수가 교신저자로, DGIST 이승민 박사가 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 세계적인 국제과학학술지인 ‘Advanced Healthcare Materials’에 지난 8일 표지논문으로 게재됐으며, 과학기술정보통신부와 DGIST의 지원으로 수행됐다. 대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr