이승철 KIST 한·인도협력센터장 [과학 라운지] 계산과학은 영화 ‘아바타2′처럼 현실에 없는 가상 물질 만들고 그 성질까지 분석할 수 있어 영화 ‘아바타2′는 관객이 실제 판도라 행성이 존재하는 것같이 느낄 수 있는 경험을 제공했다. 영화에서는 30년 전 필자가 대학원에서 연구한 액체의 움직임과는 비교할 수 없을 정도로 자연스럽게 물이 흐르고 튀어 오르는 모습을 표현했다. 등장인물이 물에 젖는 장면도 물론이다. 영화를 보는 내내 ‘이렇게 표현할 수 있었구나!’ ‘저건 어떤 방법을 썼을까?’와 같은 감탄과 의문에 휩싸여 있다 보니 세 시간 동안의 줄거리는 기억나지 않았다. 영화 속에서 자연스럽게 표현되는 물의 움직임은 ‘물리 엔진’을 통해 구현된다. 물의 움직임에 대한 방정식을 만들고, 컴퓨터를 사용해 계산된 결과를 관객에게 보여주는 것이다. 눈으로 보이거나 만져지는 액체, 고체와 같은 소위 ‘연속체’뿐 아니라 눈에 보이지 않는 원자도 시뮬레이션으로 움직임을 구현할 수 있다. 물질 구성의 최소 단위가 원자라고 생각하면 이들을 어떻게 섞고 배열하느냐에 따라 우리가 알고 있는 모든 물체를 만들 수 있다. 이를 활용하면 판도라 행성의 물처럼 현실에는 존재하지 않는 가상 물질을 만들 수 있다. 새로운 방식으로 원자를 쌓거나 다른 원자들을 섞으면 새로운 성질을 갖는 가상 물질을 만들 수 있는데, 이것을 소재 설계라고 한다. 또 실험을 통해 만든 재료의 성질이 왜 그러한지를 시뮬레이션으로 분석해 원인을 알아낼 수도 있는데, 이러한 연구 방법을 계산재료과학 또는 계산과학이라 부른다. 훌륭한 계산과학자는 원자를 어떻게 쌓으면 좋을지를 생각하는 상상력과, 이를 뒷받침하는 풍부한 이론적 지식을 갖춘 사람이다. 계산과학자는 실험을 통해 합성한 새로운 소재의 성질이 어디에서 비롯된 것인지를 예측해야 하는데, 이 과정을 모델링이라고 한다. 모델링이 끝나면 컴퓨터를 통해 그것을 구현하는 과정에서 컴퓨터 조작 능력과 방정식을 만들어 내거나 수정할 수 있는 프로그래밍 능력도 필요하다. 물론 재료에 대한 배경 지식, 예를 들면 물리학, 화학, 재료과학 등의 기본적 지식도 필요하다. 이러한 과정에서 다양한 지식을 습득하고, 새로운 소재를 설계해 기술 발전을 이루어내는 것이 계산과학의 핵심적 역할이다. 계산과학은 다른 분야와 달리 연구 대부분에 컴퓨터를 이용하기 때문에 장소 제약이 거의 없다. 컴퓨터를 사용한다면 어디에서라도 반드시 같은 결과가 나와야만 하기 때문에 그곳이 어디인지는 중요하지 않다. 그런데 역설적이게도 연구자들 간의 자유로운 토론을 위한 공간은 반드시 필요하다. 지리적 제약은 없지만 모델링과 프로그래밍을 통해 실험 결과를 검증하고, 연구를 반복적으로 수행해야 하기 때문이다. 다른 연구자와 지속적, 효율적으로 소통하려면 머리를 맞대는 논의는 필수적이다. 인도는 계산과학 연구에서 한국보다 큰 장점을 갖고 있는 곳이다. 가장 중요한 것은 우수한 연구자가 많다는 점이다. 인도는 인구 약 14억3000만 명으로 전 세계에서 가장 많은 인구를 보유하고 있고, 공학자를 선호하기 때문에 대학에서 계산과학 분야 대학원생과 연구 성과도 많다. 예를 들면 지난해 계산과학의 중요한 도구인 ‘제1 원리 계산(오직 기본 물리법칙과 상수 및 입자들에 대한 기본적 정보만으로 물질의 모든 물리·화학적 성질을 계산하는 방법)’ 분야에서 출판한 논문 3만3000건 중 40%에 이르는 1만2900건이에 인도계 과학자들이 포함되어 있다. 인도는 IT(정보 기술) 인력도 많아 계산과학에서 필수적인 코딩 전문가 찾기가 어렵지 않다. 출처 : 조선일보(링크)

윤석진 KIST 원장 연구는 스스로와의 싸움이되, 외롭지 않아야 한다. 흔히 연구자라고 하면 복잡한 장비에 둘러싸여 홀로 고뇌하는 괴짜를 떠올리기 쉽다. 어려운 전문 분야에 몰두해야 하는 속성을 투영한 이미지이겠지만, 좋은 성과를 내는 연구자들을 보면 꼭 그렇지도 않다. 우리 연구원들이 개발한 '3차원 메디컬 홀로그램'이라는 기술이 있다. 각기 바이오와 인공지능 분야에서 일하는 까닭에 일면식도 없을 것 같았던 연구원들이 의기투합해 내놓은 결과였다. 연구소 내 동호회에서 만나 아이디어를 주고받았다는 사연에 자못 흐뭇한 마음이었다. 다양성이 만남을 통해 얽힘으로써 연구의 경계를 크게 넓힌 것이다. 한 명의 연구자에서 연구소 전체를 책임지는 경영자의 자리로 옮기면서 한 다짐이 있다. 모두가 공감할 비전을 제시하고 그 달성 과정에서 소통을 조직의 문화로 내재화하겠다는 것이었다. 기관장 취임 첫해, '타운홀미팅' 제도를 만들었다. 현장 참석뿐 아니라 온라인 중계, 익명 게시판을 통해 전 직원이 현안을 공유하고 자유롭게 의견을 제안하는 자리이다. 대부분의 답변을 현장에서 필자가 직접 했다. 개인평가 제도부터 연구자들이 답답해하는 규제까지 다양한 주제를 놓고 허심탄회하게 토론했고, 제안된 의견은 검토를 거쳐 그 결과를 다시 공지했다. 분기에 한 번씩 꼬박꼬박 운영한 덕에 많은 제도를 다듬을 수 있었고 특히 평가 제도 혁신은 넓은 공감대를 얻는 데 성공할 수 있었다. 최근 과학기술로 국가의 미래를 책임져야 할 연구계의 체질 변화를 요구하는 목소리가 높다. 작금의 치열한 기술 경쟁에서 살아남기 위해선 독보적인 핵심 기술을 확보할 수 있어야 한다. 필자는 국책연구기관에서도 글로벌 어젠다와 국가 현안에 대응하는 '해야만 하는 연구'뿐만 아니라, 세계 최초·최고를 지향하는 '실패를 두려워하지 않고 도전하는 연구'가 새로운 일익(一翼)을 담당해야 한다고 봤다. 하지만 기존 연구 체계는 실패 자체를 허용치 않아 달성 가능한 목표를 좇는 연구를 강제해 온 것이 사실이다. 분명 타파해야 할 구태이다. 우리 연구소 안에서부터 혁신의 필요성을 설득하고, 실천 방안은 소통을 통해 마련했다. 그렇게 시작한 것이 세계 최초, 최고 기술에 도전하는 초고난도 연구 사업이다. 인공 시각 복원, 자폐 진단 등 과연 성공할까 싶은 주제에 과감히 도전 중이다. 새로운 시도 후 이제 1년 반 남짓, 언젠가 세계를 선도할 성과가 탄생할 것이라 믿어 의심치 않는다. 사피 바칼이 '룬샷'에서 말한 바처럼 '불가능에 도전하는 미친 프로젝트'가 세상을 바꾼다. 2019년 지구촌 곳곳의 연구기관들이 소통하고 협력하여 구현한 사건지평선망원경은 블랙홀 관측이라는 새로운 역사를 썼다. 놀라운 영감은 완전히 다른 분야에서 갑자기 얻어질 수 있고, 협력을 통해 실현된다. 연구자들이 도전적 연구의 필요성에 공감하고, 나아가 다양한 동료들과 협력하고 소통하는 것이 절실한 이유다.

최치호 KIST 홍릉강소특구사업단장 중국은 최근 ‘2035 바이오굴기’를 선언하면서 처음으로 경제개발계획에 바이오를 포함하였다. 바이오 경제가 인류 복지를 해결하고 경제 성장을 이끌 새로운 어젠다로 떠오르면서 바이오 경제 패권을 잡으려는 선도국가 간 치열한 경쟁이 가속화하고 있다. 그 본질을 들여다보면 결국은 규제혁신의 경쟁으로 볼 수 있다. 불필요한 규제는 국가경쟁력 저하와 성장동력 창출 실패의 결정적 요인이 되기도 한다. 지난해 우리나라의 국제경영개발대학원(IMD) 국가경쟁력 종합순위가 23위에서 27위로 낮아진 것도 각종 규제에 영향을 받는 ‘기업여건’이 48위에 불과한 점이 크게 작용한 것은 아닌지 의문이다. 2017년 미국 식품의약국(FDA)은 공개적으로 ‘우리가 혁신의 걸림돌이 되지 않겠다’고 천명하며 일찌감치 디지털 헬스케어 분야에서 파격적인 규제 개선방안을 발표하였다. 개별 제품에 대하여 의료기기 여부와 안전성, 유효성을 심사하는 대신 개별 개발업체를 기준으로 심사하여 더욱 빠르게 환자들에게 기술혁신의 수혜를 줄 수 있도록 파격적인 변화를 선보인 것이다. 혁신은 예측하기 어렵고 대체로 이를 심사할 기준조차 마련되지 않은 현실을 받아들인 것이다. “바이오헬스 골든타임 놓칠 위기” 지난 주 우리 정부도 바이오헬스 세계 시장의 급속한 성장에 대응할 수 있도록 선제적 규제개선 방안을 담은 ‘바이오헬스 신산업 규제혁신 방안’을 발표하였다. 여러 규제들로 인해 “우리나라 바이오헬스는 골든타임을 놓칠 위기에 처했고, 디지털 헬스케어 시장에서 한국은 이미 갈라파고스로 전락했다”고 토로한 기업들에는 가뭄 속 단비와 같은 소식일 것이다. 바이오헬스의 국가경쟁력은 글로벌 경쟁력을 갖춘 혁신 클러스터 보유와 큰 연관성이 있다. 미국은 보스턴 등 세계 최대 바이오클러스터를 중심으로 글로벌 제약시장의 41%를 점유하고 있다. 우리나라의 낮은 신약개발 효율성(세계 15위)과 의약품·의료기기의 글로벌 시장 점유율(2%)에서 벗어나기 위해서는 글로벌 선도 바이오클러스터를 육성하는 것이 긴요하다. 여기에 포괄적 규제유예와 장기적인 재정지원 및 안정적인 전문인력 육성 등을 통합적으로 디자인하여 글로벌 기업의 유치를 유도할 필요가 있다. 우리나라도 2010년도에 글로벌 신약·의료기기 개발에 필요한 세계적인 수준의 연구개발(R&D) 및 기업 연계 생태계를 구축하고자 오송과 대구에 첨단의료복합단지를 조성한 바 있다. 단지의 첨단 인프라를 활용하여 공동 R&D를 수행하고, 기술 유효성 평가 및 시제품 제작지원 등을 통해 기술 수출, 글로벌 임상 수행 등의 성과를 창출하고 있다. 그러나 바이오헬스 산업이 더욱 도약하기 위해서는 첨단의료복합단지에 대한 규제도 합리적으로 개선하여 개방형 혁신을 촉진하여야 할 필요가 있다. 당장 첨단의료복합단지 내에서 연구개발한 의약품·의료기기에 한해서만 소규모 생산시설의 설치를 허용해 온 것을 기업의 본사가 첨복단지 내에 위치하면 단지 밖에서 연구개발한 제품까지도 단지 내에서 생산할 수 있도록 허용하고, 무분별한 임대 난립을 우려해서 입주기업의 임대를 제한하였던 것도 공동연구 수행 등 임대 필요성이 인정되는 경우에는 임대를 허용한다면 첨단의료복합단지가 더욱 활성화될 수 있을 것으로 보인다. 英 ‘붉은깃발법’ 전철 밟지 말아야 신산업이 태동할 때 등장하는 규제의 대표적인 실패사례로 영국의 ‘붉은 깃발법’이 자주 인용되곤한다. 성능 좋은 차량을 개발해놓고도 제한된 중량과 속도, 그리고 각종 규제들로 자동차 산업의 선두자리를 독일, 미국에 내주고 말았다. 이러한 우를 범하지 않도록 해묵은 규제 논쟁에서 벗어나서 단호하게 ‘헤어질 결심’을 실행하여 ‘바이오헬스 글로벌 중심국가’로 가는 마지막 골든타임을 놓치지 않기를 간절하게 기대해 본다. 출처: 이투데이 (링크)

KIST 김진상 전북분원장 미국에서는 향후 20년 동안 미국의 모든 부와 자산의 약 57%를 보유한 베이비 붐 세대(1946~1964년생)에게서 현재 성인이 된 X세대(1965~1980년생)와 밀레니얼 세대(1981~1996년생)의 자녀에게 최대 68조 달러에 이르는 엄청난 금액이 이전될 것이라고 한다. 우리나라도 예외는 아닌데, 2020년 연령별 가구 평균 자산 자료를 보면 5~60대의 자산은 평균 5.8억원으로 2~30대의 자산 대비 2.2배 정도이다. 비록 한국의 세대 간 자산 차이는 미국보다 작지만, 현재의 50~70대는 유사 이래 한반도에 거주했던 사람들 중 가장 많은 자산을 축적한 세대로 기억될 것이다. 그러니 우리나라에서도 전무후무한 거대한 자산의 대물림이 일어나게 될 것이 자명하다. 일제강점기 이후 6∙25를 거치면서 확산한 평등사상과 능력주의로 인해 과거 신분제 시절의 상징이었던 자산의 대물림은 대폭 약화되었다. 실제로 현재 60대 이후의 노령층 사이에서는 개천에서 용이 나는 시대를 배경으로 하여 맨주먹으로 일군 성공 신화가 빈번히 회자되곤 하였다. 그러나 점차 세대 간 부의 격차가 커지면서 부의 대물림은 다시 강화되고 있다. 실제로 경제협력개발기구(OECD)에 따르면 한국의 소득 하위 10% 계층이 평균 소득 계층으로 진입하는데 무려 다섯 세대의 시간(=150년)이 걸리는 것으로 조사됐다. 우리 사회가 부의 세습이 낮은 사회에서 높은 사회로 옮겨가고 있다는, 다시 말해 계층 간 이동성이 낮아지고 세습이 강화되고 있다는 것의 방증이다. 영화 《친구》에서 ‘느그 아부지 뭐하시노?’라고 물으시며 학생을 혼내는 선생님의 모습으로부터 우리 사회에서 고착된 계층의 사다리를 떠올리며 씁쓸함을 느끼는 데는 다 이유가 있는 셈이다. 오죽하면 우리나라 청년들이 생각하는 성공의 제1 조건이 부모의 재력일까? 청년들 사이에서 ‘헬조선’, ‘영끌’과 같은 비관적인 단어가 횡행하는 것, 세대 간 극심한 정치문화적 갈등이 표출되는 것, 지방도시가 소멸하는 것 모두 양태는 다르더라도 바로 이러한 계층의 고착화 현상과 무관하지 않다고 생각한다. 물론 세계를 강타한 코로나 팬데믹, 기후재난, 우크라이나-러시아 전쟁, 미-중 패권 경쟁 등 격변의 상황에서 맞이하게 된 고유가, 고물가 시대가 이러한 사회 현상의 가속화에 일조했을 수 있다. 하지만 성공의 제1 조건으로서 여전히 일본, 중국의 청년들은 재능을, 미국의 청년들은 노력을 꼽는다는 사실은 계층이 고착화되어 가는 한국 사회가 얼마나 청년 세대에게 냉혹한지를 상기시켜준다. 국민연금의 재정위기, 늘어나는 나라의 빚, 극심한 출산율의 저하로 현재 청년세대는 그 어느 세대들보다도 미래가 불투명한 불안한 삶을 살아가고 있다. 세상에 나오기 전부터 자유의지와 무관하게 이미 인생의 길이 정해져 있다면 신분제도가 있었던 과거와 다를 것이 무엇인가? 기성세대를 비롯한 사회 지도자들은 청년세대의 생각을 가슴으로 이해하려고 노력해야 할 것이고, 그들의 삶에 들어가 애환을 나누는 한편 함께 미래를 설계하는 일에 마음을 다해야 할 것이다. 계층 간 이동이 개인의 노력으로 얼마든지 가능한 세상, 부모의 자산보다 자신의 능력으로 평가받는 세상, 학연·지연·혈연으로 얽힌 연결고리로부터 자유로운 세상이야말로 지금 대한민국의 기성세대가 자라나는 젊은 세대에게 물려줘야 할 진정한 자산이 아닐까? 출처: 전북일보 (링크)

윤석진 KIST 원장 이른바 전략기술을 놓고 우위를 차지하기 위한 글로벌 경쟁이 점입가경이다. 중국의 '반도체 굴기' 추격에 미국은 '반도체 과학법'을 제정하고 대중국 반도체 수출 규제를 단행하는 등 양국 간의 패권 다툼이 더욱 격화되고 있다. 비단 반도체에만 국한된 이야기가 아니다. 인공지능, 6세대 이동통신, 양자기술, 첨단 소재와 우주 분야까지 미래 기술의 주도권을 확보하기 위한 국가 간 경쟁은 소리 없는 전쟁이라 해도 과언이 아니다. 어떤 나라도 모든 전략기술을 선도할 수는 없다. 우리 연구개발 투자는 전 세계 5위 수준이다. 국토와 인구, 경제 규모를 고려하면 분명 적지 않은 투자지만, 미국의 투자액에 비하면 15% 남짓한 규모다. 우리가 상대해야 할 경쟁자들을 생각하면 거인 골리앗에 맞서야 했던 다윗의 처지가 남 같지 않다. 그렇다면 미래 전략기술 확보를 위한 우리의 전략은 무엇인가? 기술 잠재력을 키우는 것이 첫째다. 2019년 일본은 반도체 공정 필수 물질인 고순도 불화수소 등 3개 품목의 수출을 규제하며 한국 반도체 산업에 대한 공격을 시도했지만 실패에 그쳤다. 우리 산업계와 정부, 연구기관이 힘을 모아 재빠르게 일본 기술을 대체하는 공급망을 복원해냈기 때문이다. 이렇게 위기를 버텨낼 수 있었던 것은 바로 우리 과학기술의 잠재력(potential) 덕분이었다. 적시에 기술 잠재력을 극대화하려면, 전략기술 로드맵의 치명적 공백(critical missing block)이 발생하지 않도록 선행-후행-연관 기술에 대해 촘촘하게 파악할 필요가 있다. 이는 정치경제적 지형이 바뀔 때, 효과적인 대응 시나리오를 수립하는 나침반이 되어줄 것이다. 만약 다윗이 골리앗의 덩치에 맞서 칼과 갑옷으로 대적하려고 했다면 자신의 잠재력을 충분히 발휘하지 못했을 것이다. 둘째, 선택과 집중이 필요하다. 모든 전략기술 분야를 선도할 수는 없지만, 특정 분야에서는 선도적 지위를 반드시 달성해야 한다. 미래 경제·사회적 영향력이 더욱 커질 분야가 선택과 집중의 대상이다. 양자컴퓨팅과 탄소중립 대응 기술이 대표적 예라고 본다. 양자기술은 대표적인 미래 산업의 게임체인저(Game changer)로 꼽히고 있고, 탄소중립 구현은 그 어느 국가도 등한시할 수 없는 새로운 국제질서의 재편 규칙이 될 터이기 때문이다. 한편 병목현상을 야기할 수 있는 요소 기술은 유사시 빠른 추격을 도모할 수 있도록 개발 여력과 자원을 확보해 두어야 한다. 다윗은 개울가에서 매끄러운 돌멩이 다섯 개를 고르고 무릿매끈 하나를 들고 골리앗 앞에 섰다. 갑옷의 단단함과 칼부림의 묵직함이 아니라 무릿매질의 정확도로 승부를 걸었다. 세계적 저술가 맬컴 글래드웰은 거인을 이기는 방법을 다룬 자신의 저서 제목을 다윗과 골리앗의 싸움으로 뽑았다. 글로벌 기술 패권 경쟁에 임하는 우리의 전략도 다윗을 닮아야 하지 않을까. 출처: 매일경제 (링크)

윤석진 한국과학기술연구원(KIST) 원장 “튀르키예와 시리아를 위해 기도해 주십시오.” KIST 내부 게시판 글이 눈길을 붙잡았다. 지난 2월 6일 새벽, 아시아 대륙의 서쪽 끝을 덮친 규모 7.8의 최악의 지진에 고통받고 있는 이들을 돕는 일이었다. 일상이 한순간에 무너지는 재앙 앞에 강 건너 불구경만 할 수 없어 시작한 일이 아니다. KIST(한국과학기술연구원)에 18명의 튀르키예 학생이 있어 우리 일이다. KIST 구성원은 다국화하는 추세다. 글로벌 전략에 따른 당연한 모습이지만 연구 수행을 위한 연구자를 확보하는 궁리이기도 하다. 베이비붐 시대에 해마다 100만명 이상 태어났다. 앞으로 연구실을 채워가야 할 MZ세대는 절반에도 미치지 못한다. 인력 부족으로 아우성치는 타 분야와 다름없이 과학기술계도 어려움이 본격화하고 있다. 인재 유입에 더 많은 시간과 비용을 투입해야 한다. 인재 확보 차원에서 글로벌화는 중요하다. 하지만 무엇보다 실효성 있고, 사회적 가치 창출도 가능한 효과적인 인재 확보 방안이 있다. 여성 과학자를 늘이는 방법이다. 전체 대학 입학자 중에 여성은 거의 절반을 차지하지만 자연과 공학 계열 졸업생은 2021년 34%에 불과했다. 2018년 여성과학기술인력 실태조사로 확인한 여성 연구자 비율 20%와 10억 이상 연구 책임자 7%라는 숫자는 문제점과 가능성을 보여주기에 충분하다. 먼저 문제점을 살펴보면 크게 두 가지다. 첫째는 공학 계열에서 여성의 비율이 낮다는 점이다. 자연 계열에서는 오히려 여성의 비율이 앞서지만 두 배 이상 정원을 가지는 공학 계열에서는 지난해 처음으로 입학생 중에 여학생 비중이 겨우 25%를 넘어섰다. 20년 전엔 10% 수준이었다. 뛰어난 재능을 가진 더 많은 여학생이 과감하게 공학 계열을 선택할 수 있는 사회적 분위기 조성이 숙제다. 두 번째 숙제는 시간에 따라 여성이 사회생활에서 이탈하는 현상을 일컫는 ‘새는 송수관(leaky pipeline)’을 극복하는 일이다. 이 두 문제 모두 근본에는 자녀 양육과 가사에서 불평등을 가져오는 ‘모성 장벽(maternal wall)’이 있다. 이 장벽을 넘는 일을 온전히 여성 연구자 개인의 몫으로 남겨둘 순 없다. KIST가 설립된 1966년 학위를 취득해 한국 최초의 여성 농학박사인 김삼순 박사도 동생의 시숙인 이태규 화학박사의 도움이 없었다면 유학 길에 오를 수 없었을지도 모른다. 장벽을 낮추고 있는 장벽을 뛰어넘을 수 있도록 돕는 일에 정부, 사회는 물론 연구기관도 적극 나서야 한다. 여성 친화적 연구환경을 조성하기 위한 노력이 계속되고 있다. KIST는 한 걸음 더 나아가 여성 과학자에게만 적용되는 특별 제도로만 문제를 해결하려 하지 않는다. 빨리 쉽게 효과를 볼 수 있겠지만 문제의 근본을 다루지 않는 대증요법이라는 생각이다. 남녀 구분 없이 모두에게 가치를 제공할 수 있는 제도라야 한다. KIST는 출연연 중 가장 먼저 재량근무제도를 도입했다. 연구원이 획일적인 근무시간에 구애받지 않고 연구에 몰입할 수 있는 제도다. 연구에 적합하지 않은 52시간 제도에 대한 대응이기도 했지만 연구와 가정을 스스로 조절하고 양립할 수 있다는 장점이 크다. 해마다 정량적 연구 성과로 연구자를 줄세우기식으로 평가했던 제도를 없앴다. 출산과 육아로 연구를 일시 중단하더라도 단기 평가에 대한 불안 없이 안정적으로 연구 현장에 복귀할 수 있게 됐다. 과거에도 출산 휴가 후 평가를 일정 기간 유예하는 제도가 있었지만 미래에 대한 부담을 해소해주지는 못했다. 연구가 일정 워밍업 시간을 주면 원래 성능을 발휘하는 기계장치가 아니기 때문이다. 출산, 육아, 휴직이 여성 연구자만의 제도라는 인식에서 벗어나 남성 연구자도 신청하기 시작했다. 기존 제도와의 시너지 효과도 확인했다. 근본적 혁신이야말로 과학기술계가 여성 인재에게 보내는 최고의 초대장이다. 출처: 헤럴드경제 (링크)

우지완 KIST 연구동물자원센터 선임전문원 [과학 라운지] 동물실험 윤리적 측면 강조되며 韓, 실험 전 동물실험윤리위에서 사전승인 받도록 규제장치 의무화 ‘톰과 제리’ ‘미키마우스’ ‘라따뚜이’와 같은 유명 애니메이션의 주인공으로 등장하는 생쥐(mouse)는 인간에게 친숙한 동물이다. 생쥐는 애니메이션뿐만 아니라 과학·의료기술 연구 현장에서도 만날 수 있다. 과학자들은 인간을 대신해 생쥐를 연구개발 과정에서 활용하는 실험동물로 활용하고 있다. 실험동물은 실험의 목적에 맞게 동물의 생리학적·유전적 특성, 먹이, 새끼 수, 사육 환경 등을 맞춰 번식·사육·생산된 동물을 말한다. 이러한 실험동물로는 생쥐나 쥐 외에 기니피그, 햄스터, 토끼, 개, 고양이, 돼지, 원숭이를 사용하기도 한다. 경우에 따라서는 어류, 조류를 사용하는 경우도 있다. 농림축산검역본부의 조사 결과에 따르면 2021년 우리나라의 실험동물 사용량은 488만 마리로, 전년 대비 17.8% 증가하며 매년 사용량이 늘고 있다. 이 중 생쥐 사용량은 전체의 64.8%를 차지한다. 예로부터 인간 주변에서 함께 살아온 집생쥐(Mus musculus domesticus)는 신생대 초기에 등장한 것으로 추정되는 화석기록이 있다. 기원전 1만 년쯤 인류가 농경생활을 시작하면서 쥐와 인간의 동거가 시작된 것으로 보인다. 이렇게 인류와 오랜 시간 함께한 생쥐가 생명현상 연구에 본격적으로 사용된 것은 1909년 윌리엄 캐슬과 클래런스 쿡 리틀이 최초의 순종 생쥐를 개발하면서부터다. 이후 1921년 클래런스 쿡 리틀은 ‘C57BL(Black)’이라는 순종 생쥐를 만들었는데, 2002년 생쥐의 첫 번째 게놈 분석도 이 생쥐를 이용했을 만큼 현재까지 연구 현장에서 가장 많이 사용되고 있다. 생쥐를 실험동물로 많이 사용하는 가장 큰 이유는 인간 유전자와의 유사성 때문이다. 생쥐는 인간처럼 약 3만 개의 유전자를 가지고 있는데, 이 중 약 80%가 인간의 유전자와 상동성을, 19%는 높은 유사성을 보이고 있다. 유사성이 없는 유전자는 1% 미만에 불과하다. 1987년에 마틴 에번스와 올리버 스미시스, 마리오 카페키는 특정 목표 유전자의 기능을 없애는 ‘녹아웃 생쥐’를 제작했다. 녹아웃 생쥐는 특정 유전자의 기능을 제거했기 때문에 해당 유전자의 기능을 이해하는 데 활용될 뿐만 아니라 질병과의 연관 관계도 연구할 수 있다. 세 사람은 이 기술로 2007년 노벨상을 공동 수상했다. 실험동물로서 생쥐의 두 번째 장점은 임신 기간이 3주 내외로 짧고, 한 번에 5~15마리의 새끼를 낳는다. 이뿐만 아니라 한 세대가 2~3년으로 매우 짧아 노화 연구나 의약품 효능 검증과 같은 연구에 적합하다. 최근 동물 복지에 대한 사회적 관심이 높아지면서 동물실험의 윤리적인 측면이 강조되고 있다. 실험동물은 인류의 건강과 생명, 과학기술 발전을 위해서는 없어서는 안 될 존재들이지만, 무제한적인 희생을 요구하는 것은 바람직하지 못하다는 사회적 합의가 형성되면서 우리나라도 학교와 국·공립연구기관, 의료기관, 기업 연구소에서 동물실험 전에 동물실험윤리위원회의 사전승인을 받도록 하는 규제장치를 의무화하고 있다. 연구자들의 윤리의식 고취를 위해서는 3R(reduction, refinement, replacement) 운동을 통해 동물실험에 사용되는 개체 수를 줄이고, 고통을 최소화하거나 가능한 경우 다른 실험으로의 대체를 권장하고 있다. 미국 식품의약국(FDA)에서는 동물실험 자료 없이 의약품 허가가 가능하도록 법 개정을 했다. 최근에는 동물실험을 대체할 수 있는 세포 배양 기반의 분석법, 오가노이드와 같은 3D 바이오 프린팅, 조직 칩, 미세생리 시스템, 컴퓨터 모델링 등 다양한 대안이 등장하고 있다. 유럽연합(EU)은 여기서 한발 더 나아가 2013년부터 동물실험을 거친 화장품의 수입, 유통, 판매를 금지했다. 한국과학기술연구원(KIST) 연구동물자원센터는 매년 4월 24일 세계 실험동물의 날에 실험동물 위령제를 개최해 인간을 대신해 고통을 겪고, 소리 없이 죽어가는 실험동물들에 대한 미안함과 고마움을 표하고 있다. 동물실험을 완전히 대체할 수 있는 새로운 기술이 등장하는 그날까지는 계속될 수밖에 없는 이들의 희생을 매번 가슴 속에 새기면서 함께 있는 동안 마음을 다해 보살피고 있다. 출처: 조선일보 (링크)

[윤석진 KIST 원장] 바쁜 일상에서 꾸준히 운동하기란 생각보다 쉽지 않다. 특히 연구소의 경영 업무를 시작하면서부터 더욱 그랬다. 바쁘다고 운동을 못 하니 체력이 달리고, 업무 효율이 떨어지는 듯했다. 특단의 조치가 필요했다. 그래서 시작한 것이 새벽 조깅이다. 새벽 조깅은 어둠 속에서 내 호흡과 생각에만 집중할 수 있다는 매력이 있다. 이 시간에만 볼 수 있는 으스름달과 서서히 피어나는 여명은 덤이다. 특히 이맘때가 되면, 3년 전 연구소의 원장직 지원을 앞뒀던 당시의 남달랐던 각오가 떠오르곤 한다. 실험실에서 20년, 경영자로 10여 년을 보낸 경력 내내 한 가지 질문이 머리를 떠나지 않았다. 뛰어난 과학자가 일하고 싶은 연구소의 조건은 과연 무엇일까? 선후배, 동료 연구자들과 토론하고, 수많은 성공과 실패 사례를 접한 끝에 나름의 답을 얻었다. 그리고 지난 2년 반 남짓한 기간 동안 신념을 갖고 변화와 혁신을 위해 전념해 왔다. 먼저 위대한 연구소에는 두려움이 없어야 한다. 선진국 반열에 오른 우리나라의 과학기술은 이제 더 이상 다른 나라를 모방하거나 추격하는 전략에 기댈 수 없다. 아무도 가본 적 없는 미지의 영역을 개척하는 연구를 해야 하는데, 이런 도전은 열에 아홉은 실패하기 마련이다. 그 아홉을 두려워하지 않고 마음껏 도전할 수 있도록 시스템과 제도가 뒷받침되어야 한다. 그래서 기관장이 된 뒤 처음 착수한 것이 평가제도의 혁신이었다. 각자의 분야에서 세계 최초, 최고를 목표로 도전해야 할 과학자들을 획일적인 지표로 줄 세우는 평가는 개발도상국 시절에나 통용되는 낡은 방식이다. 실적을 채우기 위해 논문 편수 채우기에 연구자들을 내몰지 않도록 평가지표도 손질했다. 특허 출원, 등록은 아예 지표에서 빼버렸다. 그랬더니 꼭 필요한 기술이 출원되는 등 특허의 질이 좋아지고, 활용률도 높아졌다. 제도 혁신 후 2년이 채 되지 않아 가시적 변화가 나타났다는 점이 더욱 고무적이다. 위대한 연구소에서는 연구자들이 자존감을 갖고 연구에만 몰입할 수 있어야 한다. '연구자는 논문 쓰고 특허 내서 기술이전하면 성공한 것 아니냐'는 시선이 있다. 틀린 말은 아니지만, 국책연구기관이라면 이야기가 좀 달라진다. 연구를 천직(天職)으로 여기고 사명감을 갖고 몰입할 때 비로소 국가와 사회를 위한 성과가 나올 수 있다. 어쩌면 그 결과물은 논문이나 특허가 아닐 수도 있다. 그러려면 연구자들이 자존감을 가져야 한다. 세계적 인재들이 모일 수 있는 여건을 만들고, 박사후연구원부터 시니어 연구자에 이르는 경력 개발 경로를 조성하는 것이 중요하다. 요즘도 어김없이 새벽 조깅에 나선다. 겨울이 지나며 해돋이가 빨라져 동녘이 점점 빨리 밝아진다. 가끔은 연구소의 밝은 미래를 향해 동료들과 함께 뛰는 것 같은 기분이 든다. 오늘도 이 땅의 많은 과학기술인들이 세계 최고를 목표로 구슬땀을 흘리고 있다. 출처: 매일경제 (링크)

강대현 KIST 지속가능환경연구단 선임연구원 [과학 라운지] 수퍼컴퓨터 가동에 소모되는 막대한 에너지를 줄일 수 있어 ‘계절 내 예측’의 정확도 높여 효율적 에너지 관리 가능해져 갑작스러운 겨울 한파와 폭설이 아이들에게는 좋은 추억이었을지 모르지만, 난방비 급증과 교통 체증으로 어른들에게는 힘든 기억으로 남을 것 같다. 지난 12월 서울의 평균기온은 평년 대비 3도나 낮았고, 1월 중순 낮 최고기온은 12.5도로 이상(異常) 고온 현상을 보이더니 불과 2주 만에 영하 17.3도의 맹추위가 찾아와 30도가량 급격한 온도 변화를 겪었다. 이처럼 기후변화에 따른 급격한 날씨 변화는 우리의 삶과 산업 전반에 큰 영향을 미친다. 그런데 한 달 전에 미리 한파의 강도나 지속 기간 같은 주간 날씨 추이를 비교적 정확히 예측할 수 있다면 어떻게 될까? 기상 예측 연구 분야 중 ‘계절 내(subseasonal) 예측’은 이러한 노력을 하는 연구 분야다. 계절 내 예측은 통상 1~6주에 해당하는 기간의 주간 기후변동 추이에 대한 예측을 목표로 한다. 10일 이후의 날씨까지 예측하는 ‘중기예측’과 수개월에 대한 예측을 하는 ‘계절예측’ 사이에서 중간을 메워주는 역할을 한다. 수십일을 규모로 하는 ‘계절 내 기후변동’은 수천~수만㎞에 이르는 광범위한 영역에서 상호작용하는 다양한 지구 시스템 요소의 영향을 받는다. 과거 수십 년간 활용된 기후모형은 대기만을 시뮬레이션에 활용했지만, 최근에는 해양·지면·해빙·식생 등 다양한 요소를 결합한 지구 기후모형을 시뮬레이션에 활용하고 있다. 하지만 입력된 초기조건의 효과가 급격히 떨어지는 1~2주 이상 예측의 정확도는 여전히 실용적 수준에 도달하지 못했다. 또한 정확한 예측을 위해 기후모형의 물리과정은 더욱 복잡해지고 수많은 연산을 통해 지구의 모든 자료를 처리해야 하므로 초고성능 슈퍼컴퓨터 운용에 막대한 양의 에너지가 소모되고 있다. 예를 들면 독일 기상연산센터(DMRZ) 예보모델(ICON)의 하루 이산화탄소 배출량은 231만2653g에 해당해 자동차로 1만3215㎞를 주행할 때의 배출량 수준이다 이러한 문제를 해결하기 위해 기후 예측에 딥러닝을 활용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 영상처리에 사용되는 딥러닝 기법을 통해 수십 년간 관측된 지구 전체의 온도, 습도, 바람 변화를 동일한 픽셀 크기로 쪼개 학습하는 방식이다. 연구자들은 여기에 방대한 모델 시뮬레이션 자료를 바탕으로 지구 전체의 날씨가 어떻게 변화하는지를 예측한다. 예를 들어 딥러닝 모델을 통해 하루 뒤 지구 시스템의 변화를 학습시킨 뒤, 학습된 모델에서 현재 시점부터 다음날에 대한 예측 결과를 산출하고, 이렇게 산출된 결과를 입력자료로 사용해 그다음 날에 대한 예측을 반복하는 방법이다. 이런 식으로 2주, 3주 뒤와 같이 원하는 시간 규모의 예측이 가능해지는 것이다. 딥러닝 모델의 가장 큰 장점은 일단 데이터에 대한 학습을 진행한 후에 학습된 모델을 통해 추론(예측)하는 과정에 매우 적은 에너지가 소모된다는 점이다. 가정용 컴퓨터에서도 수초 이내에 지구 전체 기상 상태를 1개월 이상 예측하는 것이 가능해지기 때문에 슈퍼컴퓨터 가동에 소모되는 막대한 에너지를 절감할 수 있게 된다. 기존에 이해하지 못했던 극한 기상현상의 발달 과정을 학습된 데이터의 상관관계로부터 새롭게 발견할 수도 있다. 이를 통해 ‘계절 내 예측’의 정확도가 높아지면 우리는 무엇을 할 수 있을까? 한파의 발생 강도와 지속 기간을 한 달 전에 예측할 수 있다면 시설물 점검과 제설 장비 등 사전 대비를 할 수 있고, 에너지 수급에 대한 체계적 관리도 가능하다. 이상기후 현상으로 냉난방 수요가 증가할 때 각 가정과 회사는 필요한 자원을 미리 확보할 수 있게 되는 것이다. 또 신재생에너지의 발전과 관련해 일조량과 풍속에 대한 예측정보를 사전에 파악해 발전의 비율을 조정하고, 에너지 발전량 관리도 효율적으로 할 수 있을 것이다. 기후 연구자로서 현재 진행 중인 딥러닝 기반의 기후 예측시스템 개발 연구가 기후변화 피해를 최소화해 인류의 지속가능한 성장에 도움이 되길 기대한다. 출처: 조선일보 (링크)

김진상 KIST 전북분원장 지난해 7월, 영국의 한낮 최고 기온은 기상 관측 사상 360여 년 만에 처음으로 40도를 넘었는데, 이로 인해 철도가 휘어 열차 운행이 중단됐고, 고압 전력선이 처져 내려오면서 크고 작은 산불이 이어지는 등 피해가 잇따랐다. 또한 지난해 말 크리스마스를 앞두고 미국에 기록적 한파가 발생하여 항공, 철도, 도로교통이 전부 마비되었다. 마이크로소프트의 공동 창업자 빌 게이츠가 코로나19 위기보다 더 심각하다고 언급한 기후 위기의 단면이다. 태양 주위를 공전하는 지구가 수십억 년 동안 태양과 서로 에너지를 주고받으며 열적 평형에 이른 결과, 지구는 줄곧 일정한 평균온도를 유지하고 있었다. 그러나 지구의 평균온도는 산업화 이후 줄곧 상승일로에 있다. 최신 기후 예측 모델에 따르면 지구 평균온도가 2040년이면 산업화 이전에 견줘 1.5도 상승할 것이라고 한다. 고작 1.5도 오르는 것이 뭐가 그리 심각할까 싶겠지만, 넓은 해수면을 포함한 지구 표면 전체 온도를 1.5도 상승시키는데 필요한 열량은 가공할 만한 규모의 에너지임이 틀림없다. 관측 대상을 대한민국으로만 좁히더라도 이러한 상승 추세는 뚜렷하다. 지난 2021년 기상청이 발표한 1991년부터 2020년까지 최근 30년간 우리나라 기후 평년값 자료에 따르면 전국 평균 기온이 이전보다 상승하였고, 전라북도에도 바나나 등 아열대 작물을 재배하는 농가가 늘 정도로 우리나라의 온대성 기후가 점차 아열대 기후로 변화하고 있다고 한다. 이러한 지구 평균온도 상승은 지역적으로는 기록적 폭서, 극심한 가뭄과 홍수를 초래하며, 점증하는 온난화로 인해 이러한 재해는 해를 거듭할수록 빈번히 일어날 것이 자명하다. 이에 세계 각국의 대기, 해양, 환경 분야 과학자들은 UN IPCC (기후변화 정부 간 협의체) 6차 보고서에서 지구 온난화가 인간 활동에서 기인했음을 명시하였고, 2018년 인천에서 열린 IPCC 총회가 채택한 특별보고서에는 2030년까지 지구 온난화의 원인인 이산화 탄소의 배출량을 지금의 절반 이하로 낮춰야 한다는 내용이 담겼다. 이러한 세계적 분위기에 호응하듯 우리나라는 2050년까지 온실가스 순 배출량을 0으로 낮추는 것을 목표로 하는, 약칭 〈탄소중립기본법〉을 2022년 9월 시행하였다. 이로써 우리나라는 세계에서 14번째로 2050 탄소중립 목표와 이행체계를 법제화한 국가가 되었다. 전라북도 역시 이러한 범국가적 추세를 반영하여, 최근 〈기후변화 대비 작물 육성 및 지원에 관한 조례〉를 제정하는 등 기후변화에 따른 변화에 발 빠르게 대응하고 있다. 당장은 기후변화가 초래할 경제적 손실을 줄이는 사회 기반 시설 확충에 총력을 다해야겠지만, 궁극적으로 정부는 기후변화 대응 기술 개발을 통해 환경 경영을 장려하고 기후 위기를 기회로 삼는 새로운 산업 및 비즈니스를 개척하는 데 앞장서야 한다. 예측할 수 있거나 예측 불가능한 기후변화를 경제와 관련지어 연구하는 학문을 기후경제학이라고 한다. 지금 세계 각국은 기후변화에 대응하기 위한 정책을 강화함과 동시에 글로벌 무대에서 기후경제 주도권을 잡기 위해 분주하다. 온실가스 감축, 기후변화 적응, 혁신 생태계 조성 등 국가 기후변화대응 기본계획과 더불어 전 국민이 체감하고 동참할 수 있는 기후 기술 산업 활성화, 넷 제로를 추구하는 생활 확산, 산업구조 전환을 바탕으로 대한민국이 기후경제학의 세계 리더가 되길 바란다. 출처: 전북일보 (링크)

장종현 KIST 수소·연료전지연구센터장 [과학 라운지] 재생에너지 전력 비중을 높이기 위한 필수 요소 생산·저장·운송·활용 등 수소 기술에 대한 혁신 통해 한국, 글로벌 경쟁력 확보해야 원자번호 1번인 수소(원소기호 H)는 우주에서 가장 가벼우며, 가장 많이 존재하는 원소다. 수소의 한자 ‘水素’와 영어 ‘Hydrogen’에서 알 수 있듯이 수소는 산소와 결합해 물(H₂O)을 구성하는 인류 생존의 필수 요소다. 또 두 개의 수소 원자가 결합한 수소 분자(H₂)는 암모니아와 메탄올 생산 등 화학산업과 정유산업에 중요하게 사용되고 있으며, 세계 생산량이 연간 1억t에 달한다. 현재 수소는 대부분 화석연료로부터 생산되고 있는데 그 과정에서 필연적으로 이산화탄소를 배출하고 있다. 따라서 수소 생산에서 ‘탈탄소화’는 이산화탄소 배출 없이 암모니아, 메탄올 등을 생산하는 핵심이라 할 수 있다. 기본적으로 수소는 무색무취. 하지만 최근에는 이를 ‘그레이’ ‘그린’ ‘블루’ 등 색깔로 표현하는 경우가 많다. 그 이유는 수소를 생산하는 각각의 기술이 얼마큼의 탄소를 발생시키는지를 강조하기 위한 것이다. 현재 대부분의 수소는 화석연료로부터 생산되는 ‘그레이 수소’이며, 탄소 중립을 위해서 친환경 재생 전력으로 물을 전기분해해 수소를 생성하는 ‘그린수소’의 기술이 중요하다. 또한 이산화탄소 포집, 활용, 저장(CCUS)을 이용해 탄소 배출이 저감된 ‘블루 수소’, 원자력 발전을 통해 생산된 전기로 물을 분해해 생산하는 ‘핑크 수소’도 있다. 탄소 중립을 위한 에너지 전략은 1차 에너지 공급원을 석유, 석탄, 천연가스 등의 화석연료에서 태양광 및 풍력발전 등을 중심으로 한 재생에너지로 전환하는 것, 최종 에너지 소비원에서 재생에너지의 비중을 높이는 전기화(electrification)로 요약할 수 있다. 재생에너지 기술의 경우 기상 변화에 따라 발전량의 변동성이 심하기 때문에 전력망 안정화가 병행돼야 한다. 즉 발전량이 많을 때는 잉여 전력을 저장하고, 반대의 경우 저장해둔 전력을 사용하는 기술이 필요하다. 수소는 유연성 전원으로 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 산업 열원, 대형 육상 운송, 항공 및 해상 운송 등에 사용되는 화석연료의 사용을 줄이고 재생에너지 기반 전력 비중을 높이는 ‘전기화’를 성공적으로 추진하기 위해서는 태양광·풍력 등으로부터 생산된 전력을 직접 사용하는 ‘직접 전기화’와 함께 재생 전력을 물 전기 분해를 통해 수소 및 암모니아 등 화합물로 전환해 사용하는 ‘간접 전기화’가 필수적이다. 즉 탄소 중립에서 수소의 역할은 매우 크다고 할 수 있다. 에너지 안보 측면에서도 수소는 중요한 역할을 담당할 것이다. 현재 우리나라는 1차 에너지원인 화석연료를 대부분 해외로부터 수입해 에너지 수입 의존도가 94%로 매우 높다. 향후 국내·외 재생에너지의 보급 확대에 따라 에너지 자립도가 개선될 것으로 기대되지만, 우리나라의 지리·기후·산업 특성으로 인해 재생에너지 비율을 높이는 데는 한계가 있다. 결국 일정 비율은 해외에서 재생에너지를 수입하는 방법으로 해결하게 될 것이나 삼면이 바다이고, 분단 국가인 우리나라의 지정학적인 요건상 인접국으로부터 전력망을 통해 전기를 직접 공급받는 방식은 매우 제한적이다. 우리는 이에 대한 대안으로 해외에서 생산된 대용량의 재생에너지를 수소 및 수소화합물의 형태로 전환해 공급받고 보관하는 시스템을 구상하고 있다. 수소를 에너지 교환의 화폐로 활용하는 것이다. 기존 화석연료 수출국이 특정 지역에 편중되어 있었던 것과 비교해 재생에너지 수출국은 태양광 또는 풍력발전이 유리한 국가를 중심으로 다원화될 것으로 보인다. 따라서 국제 에너지 교역에 수소가 효율적인 에너지 전달체로서 역할을 담당하게 되면, 우리나라의 에너지 안보를 강화할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 보다 적극적인 관점에서는 에너지 생산과 소비의 국제적 분업 체계 확립에 우리의 수소 기술이 중요한 역할을 담당할 수도 있을 것이다. 수소는 탄소 중립 실현의 핵심 전략이면서 관련 시장 규모의 급격한 확대가 예측되는 주요 산업이다. 우리 정부도 이러한 현실을 반영해 최근 12대 국가 전략 기술의 하나로 수소를 선정하고 ‘수소기술 미래전략’을 발표했다. 수소 생산, 저장·운송, 활용의 기술 혁신을 통해 관련 산업의 글로벌 경쟁력을 확보하고자 하는 국가 차원의 비전이 제시된 것이다. 우주에서 가장 가볍고 많은 원소인 수소는 우리가 미처 인지하지 못하는 사이에 이미 세상을 변화시키고 있다. 탄소 중립을 향한 전 세계의 발걸음이 바빠진 상황에서 멀티플레이어로서 수소의 가치와 역할은 더욱 커질 것으로 기대된다. 출처: 조선일보 (링크)

이송주 KIST 바이오닉스연구센터 책임연구원 [과학 라운지] 의학·공학 어우러진 학문으로 사지 없는 사람이 의수·의족을 생각만으로 제어하게 하는 등 ‘SF 속 기술’ 현실화하는 주역 1970년대 미국에서 첫선을 보인 드라마 ‘600만불의 사나이’를 우리나라에선 1980년대 후반에도 공중파 TV에서 방영해 많은 이들이 지금도 기억하고 있다. 주인공 스티브 오스틴 대령은 비행 중 사고로 한쪽 눈과 팔다리에 큰 부상을 입었지만, 600만달러를 투입한 생체 재건 프로젝트를 통해 최초의 생체공학 인간(Bionic man)이 됐다. 인간의 한계를 뛰어넘는 신체적 능력을 갖게 된 주인공이 국가의 비밀 프로젝트를 하나씩 해결해나가는 이 드라마를 당시 시청자들은 SF(공상과학소설)로 기억하고 있다. 드라마 첫 방영 이후 반세기 가까이 지난 지금도 ‘600만불의 사나이’는 여전히 SF의 영역에 머무르고 있을까? 오스틴 대령이 활약하던 당시와는 달리 오늘날에는 첨단 과학기술의 발달로 ‘신경 역학(Neuromechanics)’이라는 학문이 비약적으로 발전하고 있다. 신경역학(神經力學)은 신경생리학, 생체역학의 개념이 결합된, 의학과 공학이 어우러진 다학제적 학문이다. 우리 몸의 간단한 동작 수행에도 신경역학의 개념이 녹아있다. 물을 마시고, 길을 걷는 등 일상생활 속에서 우리 몸은 다양한 물체와 상호작용을 하고, 감각 신호를 받아 이에 맞게 신체를 조절한다. 이 과정에서 발생하는 뇌의 신호는 어떠한지, 관절에 걸리는 힘은 얼마나 되는지, 근육이 어떻게 활성화되는지를 종합적으로 연구하는 학문이 신경역학이다. 통계청에 따르면 우리나라는 2025년에 고령자 비율이 인구의 20%를 넘어서는 초고령 사회에 진입한다. 65세 이상 인구의 38.1%가 통증과 장애를 유발할 수 있는 무릎 관절염을 앓고 있으며, 약 15%는 보행 능력과 신체 기능 저하로 생존율에 심각한 영향을 끼칠 수 있는 근감소증 환자라는 통계도 있다. 고령층에게 근골격계의 원활한 기능은 단순한 이동을 넘어 건강한 노년을 의미하므로 신체의 취약 부위를 평가하고 훈련할 수 있는 예방·재활 기기 연구가 활발하게 진행된다면 노인 삶의 질 향상에 크게 기여할 수 있다. 실제로 지난해 11월 우리나라 연구진이 병원 밖에서도 근력 강화·신경근 제어 등 재활 치료를 할 수 있는 의료 기기를 개발해 미국 FDA 2등급 의료 기기 인가를 받으며 효과와 안정성을 확인받기도 했다. 신경역학의 적용을 스포츠 분야로도 확대할 수 있다. 현대인의 삶에서 스포츠에 대한 관심이 점차 높아짐에 따라 운동선수가 아닌 일반인들도 근골격계 부상 등에 노출되고 있다. 부상을 일으킬 수 있는 위험 요소들을 파악하고 취약 부위의 기능을 향상시키는 연구에 신경역학의 개념을 접목할 수 있다. 예를 들면 운동할 때 몸에 센서를 부착해 신체 부위별 근육의 움직임 등 데이터를 확보할 수 있고, 이를 머신러닝 알고리즘으로 분석해 부상 가능성을 예측할 수 있다. 이를 통해 최상의 신체 능력을 유지하고 강화할 수 있는 맞춤형 운동 설루션을 제공한다. 이미 유럽에서는 이와 같은 연구들이 엘리트 체육 선수를 중심으로 진행되고 있다. 소득수준의 향상으로 생활체육을 즐기는 인구가 급격히 늘어남에 따라 일반인 대상으로도 연구를 확대하는 작업이 활발해질 것으로 예상된다. 이 밖에도 신경역학의 연구 분야는 로봇, 무선통신이 가능한 생체 신호 수집 센서, 인공지능(AI) 데이터 분석 기법 기술과도 접목이 가능하다. 생각만으로 기기를 조종하는 일은 이제 더 이상 공상과학 속에서만 나오는 일이 아니다. 불의의 사고, 선천적 장애로 사지의 움직임이 자유롭지 못한 사람들이 생각만으로 보행 보조 로봇을 제어할 수 있다. 환자의 뇌에서 움직임의 의도가 있을 때 발생하는 뇌파를 비침습적인 뇌파 측정 센서를 활용해 감지하고 분석하는 뇌-컴퓨터 인터페이스(Brain-Computer Interface·BCI) 기술로 가능하게 된 것이다. 환자는 양쪽 목발을 짚고 스스로의 생각만으로 앉고, 서고, 걷는 일을 할 수 있다. 우리의 뇌, 신경의 의도대로 움직이는 로봇 그 자체가 의수나 의족이 되는 것도 멀지 않은 미래에 가능할 것으로 보인다. 이처럼 신경역학은 그 가능성을 더 많은 분야로 확장시켜 인류의 삶의 질 향상에 기여하는 연구 분야가 될 것이다. 불과 반세기 전에는 SF 드라마의 소재에 불과했던 생체공학 인간은 신경역학의 발달로 실현될 수 있을 것이며, 그 과정에서 개발된 다양한 기술들은 건강한 사회를 만드는 밑거름이 될 수 있을 것으로 기대한다. 출처: 조선일보 (링크)