신소재적층구조로 세계에서 가장 얇은 반도체 소자 실현 가능성 입증

국내 연구진이 누에에서 얻은 실크를 이용한 나노광학 바이오센서를 개발해 주목을 받고 있다. 응용물리 분야를 꾸준히 연구하며 이번 연구를 주도해온 김성환 교수는 기존 연구의 한계를 극복하기 위해 최초로 실크 단백질의 외부 자극 감응성을 이용하여 기존 센서와 다른 구동원리로 동작하는 초고감도 나노광학 바이오센서를 구현했다.

화학생물학 분야의 탁월한 연구 업적으로 ‘세계 100대 과학자’로 손꼽히는 신인재 교수는 유기화합물을 이용한 생명 현상을 규명하고 질병 치료제의 원천기술을 개발하는 연구를 꾸준히 수행해온 연구자이다. 유기화학을 전공한 그는 생물학을 접목한 화학생물학 분야를 개척하며 21세기 혁신적인 연금술을 펼쳐나가고 있다. 최근 세포 내의 단백질 기능을 조절할 수 있는 유기화합물을 개발하여 난치성 질병과 암 정복의 새로운 패러다임을 제시하고 있는 신인재 교수를 만나보았다.

우리나라에서 처음으로 바이오 분야에 기계공학 기술을 접목한 ‘과학자기술자’인 고려대학교 기계공학부 신세현 교수. 생체모사와 정밀분석기술을 마이크로칩에 접목하여 혈전증의 위험정도를 조기에 진단하는 기술 개발로 주목을 받은 그는 혈관구조와 유동현상을 모사하고 혈소판의 활성화와 응집에 따른 혈전증 발생 가능성을 일회용 마이크로칩 위에서 간단히 검사하는 원천기술과 실용화 기술을 개발해 진료 현장에서 손쉽게 사용할 수 있도록 했다. 의학계의 아이디어와 공학계의 기술을 융합시켜 우리나라 의료계와 의료기기 산업이 발전하는 데 기여하고 있는 신세현 교수를 만나보았다.

국내 연구진이 간암세포에 많이 존재하고 간암세포로 하여금 암줄기세포의 성향을 갖게 해 다른 장기로 전이되도록 촉진하는 막단백질(TM4SF5)이 혈액 속에서 생존하고 순환하도록 하는 세포신호전달 체계를 규명하고 이를 제어하는 기술을 개발했다. 이 연구는 암전이 과정에서 중요한 역할을 하는 TM4SF5가 다른 막단백질과 결합, 상호작용하는 신호체계를 제어하면 암전이를 억제할 수 있음을 증명해 향후 간섬유화 및 간암 치료제 등에 적극 활용될 것으로 기대를 모으고 있다. 지난 10여 년간 끊임없는 연구로 TM4SF5 관련 간질환 제어 원천 기술 개발의 선구적 역할을 하고 있는 이정원 교수를 만나보았다.

암은 인류가 아직까지 정복하지 못한 대표적인 난치성 질환이다. 그동안 암을 치료하기 위해 수많은 항암제들이 개발되어 왔지만 암세포 외에 건강한 정상세포까지 영향을 미치는 경우 탈모나 구토, 어지러움, 급격한 체중감소 등의 부작용을 겪을 수 있다. 따라서 암세포만을 표적으로 사멸시킴으로써 항암효과를 향상시키고, 부작용을 없앨 수 있는 방법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는 상황이다. 이러한 가운데 고려대학교 화학과 김종승 교수 연구팀이 정상세포를 제외한 암세포만 공격할 뿐 아니라 암세포가 파괴되는 과정을 실시간으로 확인할 수 있는 항암물질을 개발, ‘부작용 없는 항암제’ 개발에 새로운 가능성을 열었다. 암 정복이라는 인류 최대의 목표를 향해 큰 걸음을 내딛은 김종승 교수를 만났다.

미국 드라마 ‘CSI’를 보면 수사대원들이 범죄현장에 남아 있는 범인의 흔적을 찾기 위해 지문을 채취하고 분석하는 장면이 자주 등장한다. 지문은 개인마다 고유하고, 그 모양이 평생 변하지 않아 지문을 분석하는 것이 신원 확인을 위한 가장 확실하고 기본적인 방법이기 때문이다. 현재 지문분석은 융선을 파악하는 방법에 의존하고 있는데, 이 경우 지문이 많이 남아 있을 때에만 분석할 수 있다는 단점을 지닌다. 또 종이와 지폐 등 수분 흡수가 빠른 종이에 찍힌 지문은 땀구멍 모양의 점 패턴만 남아 그동안 증거자료로 활용하지 못했다. 그러나 최근 한양대학교 김종만 교수가 손가락 끝의 땀샘에서 나오는 미량의 수분을 감지해 ‘땀구멍 지도’를 만드는 방법을 개발, 기존 지문분석 시스템의 한계를 극복하는 데 성공했다. 새로운 지문분석 패러다임을 제시하며 지난해 10월 ‘이달의 과학기술자상’을 수상한 김종만 교수를 만났다.

2014년 노벨 물리학상 수상자로 청색 발광다이오드(LED)를 최초로 개발한 일본 과학자 3명이 선정됐다. 선정 위원회는 “20세기가 백열등의 시대였다면 21세기는 백열등 대비 전력소비량이 10분의 1 수준인 LED의 시대”라며 LED를 인류에게 엄청난 혜택을 가져다 준 기술로 평가했다. 이런 가운데 올해 7월, 국내 연구진이 투명한 부도체에 전도성 채널을 만들어 고효율 LED를 구현했다는 소식이 화제를 모았다. 고려대학교 김태근 교수가 바로 그 화제의 주인공이다. 차세대 광원으로 각광받고 있는 LED의 효율 향상에 기술적 돌파구를 제공하며, 세계 속의 대한민국 LED 산업을 견인하고 있는 김태근 교수를 만나 보았다.

동물은 다른 동물이나 식물을 먹어야 살 수 있지만, 식물은 햇빛을 먹고 이를 에너지로 물과 이산화탄소를 요리해 스스로 영양분을 만들어낸다. 즉, 식물이 태양에너지를 이용해 이산화탄소와 물에서 포도당을 합성하고 산소를 대기 중에 방출하는데, 바로 이 광합성 과정을 통해 만들어진 포도당은 식물의 줄기와 잎, 꽃, 열매가 된다. 하지만 이 광합성의 자세한 과정 중에는 아직 베일에 싸여 있는 부분들이 남아 있다. 특히 광합성 반응을 일으키는 광합성 효소 속 칼슘이 어떤 일을 하는지 정확히 알지 못했는데, 최근 이화여자대학교 남원우 교수 연구팀이 칼슘의 역할과 기능에 대해 규명, 세계 과학계의 이목을 집중시켰다. 무엇보다 이번 연구는 광합성 효소의 기능을 모방한 산소발생시스템 개발 등 친환경 기술 개발의 단초를 제공했다는 점에서 그 가치와 의미가 남다르다.

전도성 고분자 나노입자 내부에 자성나노입자를 내입시킬 경우 이 자성나노입자의 특성을 활용하면 MRI를 통해 질병을 진단하는 것이 가능하다. 진단 뿐 아니라 전도성 고분자 나노입자의 특성을 이용해 질병의 치료가 가능한 다기능성 나노입자를 구현할 수도 있다. 이처럼 한 종류의 나노입자를 사용해 질병의 진단과 치료가 동시에 가능한 바이오메디컬용 나노입자를 개발하고자 현재 전 세계적으로 연구가 진행되고 있는 상황이다. 이러한 가운데 중앙대학교 화학신소재공학과 박주현 교수 연구팀이 전도성 고분자에 세포막의 주요성분인 인지질을 결합한 바이오메디컬용 나노입자를 개발, 질병의 진단과 치료가 동시에 가능한 다기능성 하이브리드 나노소재 개발에 중요한 단초를 제공했다.