ERICA가 설립 이래 최초로 이공 분야 중점연구소 사업을 유치하는 쾌거를 달성했다. 그 영광의 주인공은 BT(Bio Technology)-NT(Nano Technology) 융합기술을 기반으로 출범한 나노센서연구소. 연구소를 이끌고 있는 성기훈 교수를 만나 이공 분야 중점연구소 사업의 향후 계획 및 목표를 들어보았다.

ERICA의 위상 높일 중점연구소 사업

“이공 분야 중점연구소 사업은 국내에서 가장 전통 있는 집단과제 사업 중 하나입니다. 나노센서연구소가 사업에 선정된 것은 ERICA 및 연구소의 위상이 그만큼 높아졌다는 것을 방증합니다.”
나노센서연구소의 수장 성기훈 교수가 이공 분야 중점연구소 사업에 선정된 의의를 밝혔다. 1980년부터 시작된 이공 분야 중점연구소 육성 사업은 이공 분야 대학부설연구소를 지원해 연구 기반을 조성하고 지역 산업체와 연계, 연구인력을 양성하기 위해 교육부가 추진하는 사업이다. 나노센서연구소는 이번 선정으로 앞으로 9년 동안 47억 원의 연구비를 지원받는다.
나노센서연구소 참여교수들이 대형 연구지원사업을 유치한 것은 이번이 처음은 아니다. 지난 10년간 BK21+ 사업단, 우수공학연구(ERC)센터 사업단, GRL 사업단 등을 유치하며 바이오나노 융합 분야에서 명실공히 국내 최고임을 입증한 바 있다. 성기훈 교수는 그렇기에 더욱더 마음을 조려야 했다며 그간 심경을 토로했다. 지난 10년간 ERC센터를 성공적으로 운영해왔는데 올해 2월로 사업이 종료됨에 따라 새로운 대형 연구과제를 수주해야 했던 것.
“그동안 구축된 장비와 전문 인력 등 연구 인프라를 낭비할 수는 없죠. 이들을 활용할 수 있는 후속 연구를 지속해야 한다는 부담감이 컸습니다. 이공 분야 중점연구소에 선정돼 큰 숙제를 해낸 것 같아 이제야 안심입니다.”


캡세포칩(Cell-based Biochip) 개발을 위하여 암세포를 배양하고 있다.


AFM을 이용하여 나노센서 플랫폼의 표면 특성을 분석하고 있다.


고감도 나노센서 개발에 적용되는 전기화학 마이크로플루이딕 칩


나노센서 소자로 이용될 나노자임 특성에 대한 연구 결과를 논의하고 있다.

어벤져스급 연구자 그룹

하지만 그간 나노센서연구소가 이룩한 성과를 보면 성기훈 교수의 걱정은 괜한 기우에 지나지 않았다는 것을 알 수 있다. 2008년에 선정된 ERC 사업을 통해 총 7년간 230편의 논문(평균 IF 4 이상)을 발표했으며, 신개념 혈액진단 시스템의 각 요소 기술에 대한 연구로 약 70건의 특허를 등록, 출원했다. 이 중 20건은 기술이전을 완료해 3억 원 이상의 기술이전 수입 실적을 달성하기도 했다.
이러한 우수한 연구 실적을 보유했기에 2015년 최종평가에서 같은 시기에 선정된 서울대, KAIST 등의 7개 우수 공학연구센터를 제치고 1위를 차지할 수 있었다. 또한 그 후 3년간의 후속 연구사업에 선정되어 2018년 2월 최종 평가에서도 우수한 평가를 받은 바 있다. 이러한 연구 성과와 인프라를 보유했기에 2018년 중점연구소 사업에도 지원해 ERICA 최초로 사업을 유치할 수 있었다.
“지난 10년간 ERC 사업을 운영하면서 우수한 연구성과를 축적했기 때문에 이공 분야 중점연구소 사업의 바이오융합 분야 심사평가에서 심사위원들의 압도적인 지지를 받았습니다.”
이렇게 나노센서연구소가 좋은 성과를 이어갈 수 있었던 것은 남다른 ‘맨 파워’를 구축하고 있는 덕분이다. 나노센서연구소는 2008년 우리 사회가 안고 있는 난제를 해결하기 위해 난치성 질환의 조기 진단, 고위험성 병원균의 조기 검출, 식품 위생, 환경 분석, 바이오디펜스 등 관련 기술을 보유한 교수 및 연구원들이 의기투합해 설립됐다. 현재 연구소는 세포, 단백질, 유전자 등 바이오 콘텐츠를 연구하는 바이오 연구자, 고감도 센싱을 위한 나노소재와 소자를 개발하는 나노 관련 연구자, 이를 통합해 고감도 센서 플랫폼 개발을 위한 시스템 기술을 보유한 공학자 등 각 분야의 연구자들이 협업을 이루며 바이노나노 센서 분야에서 국내 최고의 기술력을 지녔다는 평을 받고 있다.
그렇다면 중점연구소 사업을 통해 나노센서연구소는 앞으로 어떤 연구를 진행하게 될까. 성기훈 교수는 일명 투 트랙(Two track) 전략을 펼칠 방침이라고 밝혔다. 하나는 현장에서 감염성 질환을 신속하게 진단할 수 있는 전기화학센서를, 또 하나는 난검출성 호르몬 질환을 정밀하게 진단하는 광센서를 개발하는 것이다. 이를 통해 최종적으로 난검출성 질환 정밀 진단용 고감도 나노센서 플랫폼을 구축할 계획이다.
현재 메르스, 지카바이러스, 조류인플루엔자 같은 감염성 질병은 질병이 발생한 현장에서 분석 장비가 갖춰진 곳까지 샘플을 가지고 나와 분석해야 하는데 이는 2차 감염의 위험성을 야기한다. 따라서 현장에서 신속하면서도 정밀하게 분석해야 하지만 기존의 래피드 키트나 바이오센서는 낮은 민감도와 정량 분석의 한계로 정밀 진단이 어려운 실정이다. 특히 최근 전 세계적으로 심각한 사회 문제로 부상하고 있는 감염병은 확산 방지를 위해서라도 신속, 정확하게 분석할 수 있는 센서가 시급히 개발돼야 한다.
또한 서구화된 음식, 공해 및 독소, 스트레스 등에 의해 호르몬 불균형이 발생하는 사례가 증가하고 있다. 호르몬 불균형은 각 장기의 기능 저하나 성조숙증 등을 야기한다. 그러나 호르몬의 분자량은 매우 작아서 고감도 검출이 까다로우며, 대부분 고가의 수입 장비에 의존하고 있다. 성기훈 교수의 연구를 통해 고감도 정밀진단기기를 위한 핵심기술이 개발되면 의료진단기기의 국산화뿐 아니라, 해외시장에서도 경쟁력을 갖추게 될 수 있어 기대감이 한층 고조된 상태다. 그의 연구가 주목받을 수 밖에 없는 이유는 여기에 있다.

의료진단기기 분야를 세계 1인자로 육성

“공학을 전공하는 연구자라면 연구 개발된 결과가 논문으로 발표되는 것에 그치지 않고 실용화까지 연결될 수 있도록 기술의 완성도를 높여야 합니다.”
실용화를 염두에 두고 연구하는 것이 공학자의 기본자세라고 강조하는 성기훈 교수. 연구를 통해 개발된 원천기술이 실용화로 이어질 때만큼 공학자로서 보람을 느끼는 순간도 없다. 이를 위해 성 교수는 산업체에서 필요로 하는 기술이 무엇인지, 현장에서 어떠한 애로사항이 발생하는지 경청하기 위해 기업체와의 소통을 게을리 하지 않고 있다. 현재도 ERC센터에서 개발된 당화혈색소 자가진단용 전기화학센서가 최종적으로 시장에서 빛을 발할 수 있도록 의료기기업체와 지속적인 연구를 진행하고 있는 중이다.
융합학문을 대표하는 나노센서연구소는 연구자들 간 협업이 원활히 진행돼야 좋은 성과를 꽃피울 수 있다. 이것이 연구 책임자의 역할을 맡고 있는 성 교수의 어깨가 더욱 무거운 이유다. 그러나 한편으로는 난검출성 질환을 정밀 진단할 수 있는 고감도 전기화학, 광학센서가 개발된다면 의료진단기기 시장을 깜짝 놀라게 할 수 있을 것이라며 기대감을 감추지 못하는 성 교수. 그의 포부는 국내 의료진단기기 산업을 반도체 산업처럼 키우는 것이다.
“전 세계에서 1위를 차지하고 있는 반도체 산업처럼 의료진단기기 분야에서도 1위를 차지할 수 있는 원천기술과 실용화 기술을 개발해 국가 산업 경쟁력을 높이는 데 일조할 수 있도록 최선을 다하겠습니다.”

Posted by hyuerica