[과학을 읽다]과학 10대 뉴스…치매 뇌세포 배양 등

수술 로봇, 5배 빠른 와이파이, 남극장보고기지 건설 등도 큰 관심

[아시아경제 정종오 기자] 올해 우리나라 과학기술 10대 뉴스에는 특히 건강에 대한 부분이 많았다. 새로운 기술 분야도 주목을 받았다. 2014년은 큰 국제행사도 연이어 개최돼 전 세계가 우리나라를 주목했다.

치매 환자의 뇌세포 첫 배양, 두개골 절개 없이 뇌 깊은 곳 종양까지 제거 가능한 수술 로봇개발, 암세포에만 결합해 치료하는 나노신소재 개발이 올해 10대 과학기술 뉴스에 선정됐다. 5배 빠른 와이파이 신기술과 대용량 저장장치인 3.2TB SSD 개발, 그래핀 실용화 신기술, 희토류 필요 없는 듀얼 클러치 변속기(DCT)용 모터 개발 등 국내 기업의 연구업적이 함께 이름을 올렸다.

수학계와 정보통신기술(ICT)의 올림픽이라 불리는 '세계수학자대회'와 'ITU 전권 회의' 개최도 눈길을 끌었다. 여기에 '남극장보고과학기지'가 준공, 문·이과 통합형 교육과정 개편에 대한 과학기술계의 재논의 촉구 등도 관심의 대상이었다.

한국과학기술단체총연합회(회장 이부섭)는 3차례의 위원회 심의와 총 3439명의 과학기술인, 일반인 투표를 집계해 올해의 10대 과학기술 뉴스를 선정했다. 남궁은 선정위원장은 "올해는 대한민국 과학기술계가 글로벌 과학 강국의 면모를 드러낸 해이자 사회적 역할과 책임 또한 확인한 한 해"라며 "10주년을 맞이한 과총의 '10대 과학기술 뉴스'가 과학기술인의 명예와 자긍심을 높이고 국민에게 신뢰받을 수 있도록 더욱 노력하겠다"고 말했다.

◆다음은 올해의 10대 과학기술 뉴스

◆치매 걸린 사람 뇌세포 첫 배양, 치료제 개발 가속화

[사진제공=한국기초과학지원연구원]

=한미 공동연구진에 의해 알츠하이머 치매 환자의 뇌 조직의 특징을 구현하는 세포를 실험실에서 배양하는 데 처음으로 성공했다. 치매의 원인을 밝히고 치료제를 개발하는 연구가 속도를 낼 수 있게 됐다. 미 하버드 의대의 김두연 교수, 루돌프 탄지(Rudolph E. Tanzi) 교수, 한국기초과학지원연구원의 김영혜 박사 공동연구팀은 알츠하이머 환자의 돌연변이 유전자를 삽입한 인간신경줄기세포의 3차원 분화를 통해 환자 뇌를 모사한 실험모델을 개발했다. 알츠하이머의 대표적 발병 이론으로 알려진 아밀로이드 가설을 실험적으로 입증하는 데 처음으로 성공한 것이다.

◆미세 로봇을 이용한 뇌하수체 종양 수술= 의사의 손을 따라 움직이며 뇌 깊숙한 곳의 종양을 제거할 수 있는 미세 수술 로봇이 개발됐다. 한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스 연구단과 연세대 세브란스병원 공동 연구팀은 기존의 대형 수술로봇은 쓸 수 없던 미세한 수술 영역에 적용이 가능한 로봇을 만들었다. 개발된 로봇은 미세 수술 기구부는 금속관 형태로 지름이 4㎜에 불과해 두개골을 절개하지 않고 코를 통해 뇌종양에 접근할 수 있다. 맨 끝에는 종양을 집어내는 집게손이 달려 있는데 의사의 팔과 손목, 손가락의 움직임을 따라 상하좌우 90도까지 구부러지며 정밀한 동작 수행이 가능하다.

◆2014 서울세계수학자대회= 전 세계 수학자들이 참여해 4년마다 개최되는 수학계의 올림픽, 세계수학자대회가 지난 8월13일부터 21일까지 서울 코엑스에서 개최됐다. 아시아에서는 일본, 중국, 인도에 이어 우리나라가 4번째 개최국이다. 세계수학자대회는 국제수학연맹(IMU)이 주최하는 117년 전통의 기초과학분야 최대 학술대회로 수학의 노벨상이라 불리는 필즈상 시상은 물론 수상강연, 기조·초청 강연, 논문발표, 패널토론, 대중강연 등이 열린다. 이번 대회에는 120여개국 약 5000명의 수학자가 참가했다. 대회개최를 통해 우리나라의 수학계 위상도 높아졌다는 평가를 받았다.

◆암세포에 선택적으로 결합, 암 치료하는 바이오나노신소재 개발= 이지원 고려대 교수와 김광명 KIST 박사 공동 연구팀은 열로써 암을 치료하는 '광열치료'의 효율성을 높이는 동시에 금 나노입자 사용에 대한 안전성을 높일 수 있는 바이오나노신소재를 개발했다. 바이오나노신소재는 단백질 나노입자의 표면에 암세포에 특이적으로 달라붙는 아미노산 화합물인 '펩타이드'와 직경 3나노미터(nm) 이하의 초미세 금 '나노닷'으로 이뤄져 있다. 인간 유방암 세포로 유도한 종양을 가지고 있는 생쥐에 바이오나노신소재를 이용해 광열치료를 한 뒤 3주 동안 광열치료 효과와 금 나노입자 사용에 대한 안전성을 살펴봤다. 암 세포가 죽고 암 크기가 획기적으로 줄어들었다. 체내에 금 나노입자는 남아 있지 않았다.

◆'꿈의 신소재' 그래핀 실용화 앞당긴 신기술 개발= 그래핀을 다양한 분야에 적용할 시점을 앞당길 획기적 기술을 삼성전자 종합기술원 나노일렉트로닉스랩팀의 황성우 박사와 성균관대 신소재공학부 황동목 교수팀이 세계 최초로 개발했다. 이번 연구 성과는 그래핀을 '대면적' '단결정'으로 합성하는 것으로 반도체나 디스플레이 등 분야에 그래핀을 실용화하는 데 기여할 것으로 평가받고 있다. 2차원 그래핀은 0.2nm로 매우 얇고 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있어서 휘고 접을 수 있는(플렉서블) 소자에 적용할 차세대 소재로 주목받고 있다. 연구팀은 웨이퍼(반도체를 만드는 얇고 둥근 판) 크기의 대면적 그래핀을 단결정으로 합성하는 방법을 개발했다.

◆남극장보고과학기지 준공

[장보고기지]

= 1988년 남극세종과학기지가 준공한 지 26년 만에 우리나라의 두 번째 남극기지인 '남극장보고과학기지'가 지난 2월12일 준공됐다. 이로써 우리나라는 세계에서 열 번째로 남극에 2개 이상의 상설기지를 가진 국가가 됐다. 2006년부터 총 1047억원의 예산이 투입된 장보고과학기지는 총면적 4458㎡에 생활동, 연구동, 발전동 등 16개동과 24개 관측장비·부대 설비를 갖추고 최대 60명을 수용할 수 있는 규모로 지어졌다. 영하 40도의 기온과 초속 65ｍ의 강풍에도 견딜 수 있도록 항공기에 적용되는 유체역학 디자인이 설계에 반영됐고 태양광, 풍력 에너지와 발전기 폐열을 보조 에너지원으로 활용하는 화석연료 절감형 친환경 기지로 지어졌다.

◆정보통신기술(ICT) 올림픽 '2014 ITU 전권회의' 개최= 세계 ICT의 올림픽으로 불리는 '2014 ITU 전권회의'가 지난 10월 부산 벡스코에서 개최됐다. 10월20일부터 11월 7일까지 3주 동안 열린 이번 회의는 회원국 193개국 정부대표단과 국제기구, 기업, 연구기관 관계자 3000여명이 참가했다. ITU는 최첨단 ICT 기술을 논의하는 국제기구로 세계 ICT의 흐름에 방향성을 제시할 뿐만 아니라 인류 전반에 영향을 미치는 ICT 기술에 대해 논의한다. 아시아에서의 개최는 1994년 일본에 이어 한국이 두 번째다. 이번 아시아태평양 지역의 핵심 의제는 사물통신(IoT)과 ICT융합이었다. 두 의제 모두 한국이 주도한 의제로, ITU 전권회의의 핵심 의제로 채택됐다. 아울러 한국이 제안한 10.2채널 오디오 기술이 ITU 국제표준으로 채택됐다. 한국인 최초로 ITU 표준화총국장에 이재섭 카이스트 정보기술(IT) 융합연구위원이 당선돼 개최국으로서 더욱 의미를 갖게 된 자리였다.

◆과학기술계, 문·이과 통합형 교육과정 개편 재논의 촉구= 교육부가 지난 9월 24일 '문·이과 통합형 교육과정 총론'을 발표했다. 이 교육과정은 현재 초등학교 6학년 학생이 고등학교에 입학하는 2018학년도부터 도입된다. 이에 따라 문·이과 구분 없이 '통합사회'와 '통합과학'을 배우게 된다. 이들이 대입을 치르는 2021학년도 수능부터는 문·이과 구분 없이 '통합사회'와 '통합과학'을 모두 필수로 응시해야 한다. 한국과학기술단체총연합회를 중심으로 한 과기계는 이번 교육과정 개정 추진의 문제점을 지적하면서 재검토를 요구하고 나섰다. 교육과정 개편을 위해서는 사회적 합의와 소통이 필수적인데 충분한 의견수렴 없이 진행하고 있다는 것이 과기계의 지적이었다. 현재는 각론 개발에 착수한 상태이며, 관계부처는 총론 개발과정에서 나타난 문제점을 보완하기 위해 각론 개발에 과기계 인사와 현장 교원을 균형 있게 참여시킬 예정인 것으로 알려졌다.

◆희토류 필요 없는 DCT모터 세계 최초 개발= LG이노텍이 세계 최초로 희토류를 쓰지 않는 차량용 듀얼클러치변속기(DCT)용 모터를 개발했다. DCT용 모터는 듀얼클러치 자동변속기가 차량 주행 상황에 따라 기어를 변경할 수 있도록 2개의 클러치를 움직여주는 핵심 구동 부품이다. 이 모터가 장착된 듀얼클러치 자동변속기는 일반 자동변속기 대비 약 12%, 수동변속기 대비 약 5%의 연비 개선 효과가 있어 유럽 등 선진 시장을 중심으로 주목받고 있다. 차량용 모터의 자석 소재로 많이 사용되는 희토류는 자연계에 매우 드물게 존재하는 금속 원소로 매장량이 적고 중국이 전 세계 공급량의 90% 이상을 차지하고 있어 자원 무기화 우려가 높다. 네오디뮴(Nd)과 디스프로슘(Dy) 등의 희토류는 자성이 강해 높은 구동력을 필요로 하는 차량 DCT 모터의 필수 소재로 여겨졌다. 개발 기간만 2년 이상 소요된 이번 연구성과는 관련 기술 13건이 국내외 특허로 출원 등록됐다. LG이노텍은 희토류 프리 DCT용 모터를 내년 초 멕시코 공장에서 양산할 예정이다.

◆2.5배 빠른 와이파이와 세계최초 3.2TB SSD 개발= 삼성전자가 현재 사용 중인 와이파이(Wi-Fi)보다 5배 이상 빠른 차세대 와이파이 기술을 개발했다. 이번 기술은 일반적으로 사용하지 않는 60㎓ 초고주파 대역의 주파수를 이용한 무선통신기술로 최대 4.6Gbps(1초에 575MB 용량 전송)의 속도를 낼 수 있다. 삼성전자는 또 세계 최초로 기존 솔리드스테이트드라이브(SSD)보다 용량을 2배 이상 늘린 3.2테라바이트(TB) SSD 개발에 성공했다. 기존 SSD는 빠른 속도, 낮은 소모 전력이라는 장점을 지녔는데 기술의 한계 때문에 줄곧 용량은 1TB대에 머물러 왔다.