파장이 매우 긴 원적외선 대역에 해당하는 빛인 테라헤르츠파는 생체분자의 고유 진동에 민감해 비표지식으로 바이오 센싱 분야 등에서 활용 가능성이 크다. 그러나 지금까지는 비표지식이며, 광-에너지가 낮아 인체에 해가 없다는 테라헤르츠파의 큰 장점에도 불구하고 물에서 대부분 흡수되어 물속 환경에서 미량의 입자를 관찰하는 센서로 활용되기에는 큰 어려움이 있었다.

물질은 어디서부터 왔으며, 어떻게 상호작용해 이 우주를 형성하게 되었을까? 이 같은 인간의 원초적인 호기심은 모든 물질의 가장 기초에서부터 밝혀져야 한다. 모든 물질은 기본입자로 이루어져 있는데, 물질의 구성 요소인 기본입자가 무엇인지뿐 아니라 이들이 어떠한 상호작용을 통해 결합하는지도 우리가 알아야 할 중요한 정보다. 현재 물리학에는 네 가지 상호작용이 알려져 있는데 중력, 전자기력, 강력, 약력이 있다.

소재 산업은 해당 산업 자체의 성장뿐만 아니라 다른 산업의 기반이 됨으로써 연관된 기술 분야를 발전시키는 특징이 있다. 특히, 최근 등장하는 첨단 신소재들은 다양한 산업이 발전할 수 있는 핵심요소로 꼽힌다. 2019년 일본의 소재 수출 제한 조치는 신소재 개발의 중요성을 다시금 깨닫는 계기였다.

농촌 인구 감소 및 고령화, 기후 변화, 식량 위기 등 인류의 생존을 위협하는 문제를 해결할 수 있는 대안으로 스마트팜이 대두되었다. 전통적인 농업이 전적으로 사람의 경험과 노동력에 의존했다면, 스마트팜은 데이터와 첨단기술에 기반한다.

공상과학 영화 속 자유자재로 구겨지거나 종이처럼 접을 수 있는 TV나 스마트폰에 활용될 ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀(Graphene). 지난 2004년 영국 맨체스터대학교 연구팀이 투명테이프를 이용해 흑연에서 무결점 단층 그래핀을 떼어내는 데 성공하며 당시 과학계의 최대 화두가 된 바 있다.

영화 ‘마이너리티 리포트’에는 주인공이 누명을 쓰고 추격자들을 피해 도망칠 때 자동차가 주인공 대신 스스로 운전하는 장면이 등장한다. 사람이 운전하지 않아도 스스로 움직이는 자동차의 등장은 꽤나 인상적인 기억으로 남아있다. 영화가 개봉한 지 20여 년이 흐른 지금, 영화 속 자동차는 이제 스크린 밖으로 나와 자율주행자동차라는 이름으로 우리를 마주하고 있다.

현재 우리나라는 경쟁국의 추격을 따돌리면서 명실상부한 세계적 디스플레이 리더의 자리에 오르게 되었다. 이제 세계인들은 대한민국이 만들어내는 창(窓)을 통해 세상을 보고 듣고 느끼고 있는 것이다. 더불어 마이크로 LED, 휘어지는 전자소자 등 과거에는 상상만 했던 일들이 현실로 다가오면서 국내 과학자들의 기술 개발에 더욱 촉각을 세우고 있는 상황이다.

시각은 인간이 느끼는 감각의 87%를 담당하는 가장 중요한 감각요소이다. 따라서 무언가를 ‘본다’는 인간의 행위가 이어지는 동안 디스플레이 산업은 지속적으로 발전할 분야 중 하나이며, 동시에 기술의 발전에 매우 큰 영향을 받는 분야이기도 하다. 조성근 박사는 점점 다양한 형태로 진화하는 디스플레이 분야에서 플렉서블 디스플레이에 필수적으로 요구되는 투명 기체 차단용 필름을 연구하고 있다.

“먼 미래를 바라보고 하는 연구가 아닌, 연구 결과가 현장에 도움이 되는 연구를 해보고 싶었다. 실제로 연구 결과가 기업들에 직접적인 도움이 되는 것을 눈으로 확인하면서 내가 하는 연구에 대한 의미를 되새기고, 뿌듯함을 많이 느낀다.” 한국생산기술연구원 수석연구원 이선종 박사는 나노 기술, 소재와 관련해 오랜 시간 연구를 이어오며, 현재는 기업들에 직접적인 도움이 될 수 있는 응용연구에 매진하고 있다.

합성생물학은 관찰과 발견이 주를 이루던 생물학에 비하여 매우 분석적인 학문이라 할 수 있다. 분석 기술의 발달로 생물학에 관한 많은 정보를 획득하게 된 과학자들은 이 정보를 활용하여 인간에게 유익한 생명체 제작에 나섰고, 인간의 삶을 더욱더 풍요롭게 만들기 위해 노력 중이다. 한국생명공학연구원의 이대희 박사를 만나 합성생물학과 그의 연구에 대해 들어보았다.