[과학칼럼] 21세기의 원유 `NTㆍBT`

최홍수 한국기계연구원 프린팅공정
자연모사연구실 선임연구원
지난 2월 캐나다 밴쿠버에서 우리선수들은 동계올림픽 메달을 위해 최선을 다했고, 국민들은 많은 관심을 보이며 응원했다. 우리 선수들은 상상했던 것 이상으로 선전하며 국가의 위상을 드높였다. 선진국의 몫이라고만 생각했던 동계올림픽 상위권 진입이 이제는 자연스런 결과가 될 만큼 우리는 국가경쟁력을 가진 나라의 국민이 됐다.

그렇다면 과학계에서 국가경쟁력에 일조할 수 있는 것들은 무얼까? 융합이다. 과학과 과학의 융합, 과학과 문화의 융합. 다양한 과학기술분야들의 융합은 동계올림픽만큼이나 국가경쟁력에 일조할 수 있는 최근의 연구 트렌드이다.

그 중 대표적인 나노와 바이오의 융합에 대해 살펴보자. '나노(NT)'와 '바이오(BT)'는 국민들에게 '김연아'라는 이름만큼이나 친숙해 누구나 나노가 무엇인지, 바이오가 무엇인지 나름대로의 개념을 가지고 있을 것이다. 하지만 필자가 그렇듯 그 누구도 나노와 바이오에 대해서 한마디로 쉽게 정의하기는 힘들 것이다.

우리에게 너무나 친숙한 단어이지만 왜 한마디로 정의하기가 힘들까? 아마도 나노와 바이오가 너무나 폭넓은 분야를 포함하고 그 응용분야도 광범위하기 때문이 아닐까 생각한다.

나노미터는 10억분의 1미터에 해당하는 길이이며, 만일 나노입자의 크기가 축구공의 크기로 확대되고 똑같은 비율로 축구공을 확대한다면 축구공은 지구의 크기에 해당할 것이다. 바이오 기술이란 생물체와 생물체를 구성하는 조직 및 세포의 생물학적 특성 등을 연구해 생명현상을 규명하는 연구이다. 이러한 연구는 DNA, RNA, 단백질 등의 존재 유무 또 그 양의 정도 등을 연구하는 것이며 주로 화학적 분석 방식에 의해 이뤄지고 있다.

그럼 그러한 나노와 바이오를 융합한다면 어떻게 될까? 나노바이오(NTㆍBT)기술이란 나노기술을 이용해 바이오 시스템을 나노구조 또는 나노 물질과 융합해 나노수준의 정밀도로 치료 및 진단, 계측 및 해석, 또는 생체모방 시스템을 구현하는 기술이다. 그리하여 지금까지 우리가 가지지 못했던 새로운 기능 또는 상상은 했지만 현실로 이룰 수 없었던 기술을 개발하는 것이다.

미국을 비롯한 선진국들은 이미 오래 전부터 이러한 나노와 바이오, 또한 나노바이오 융합기술에 많은 투자를 했다. 미국이 2002년 6억 달러, 일본이 1992년 10년 프로그램으로 2억5000만 달러, EU가 2002년부터 2006년까지 13억 유로를 나노기술에 투자했고, 현재도 꾸준하게 이러한 기술개발에 투자를 하고 있다. 러시아는 메드베데프 대통령이 직접 Rushanotech 2009에 참석해 2015년까지 107억 달러를 나노융합산업에 투자해 '이제는 원유대신 나노기술이 국가의 미래 성장 엔진'이라는 모토와 함께 러시아가 이 분야에서 세계 1위가 되겠다는 강력한 메시지도 전달했다.

우리나라도 앞으로 진정한 나노바이오(NTㆍBT) 선진국에 진입하기 위해서 다각도로 노력하고 있다. 연구 분야를 크게 분류해 보면 △진단과 정제를 위한 나노입자 조영제기술, 나노 센서기술, 나노입자를 이용한 정밀 진단 기술 △나노구조를 이용한 선택적 약물전달 △정보를 위한 바이오전자학 및 DNA 컴퓨팅 △에너지로 활용하기 위한 나노바이오 연료전지, 단백질 모터, 인공광합성 △단분자 분광학, 단분자 탐침 검지 기술, 단일세포 제어, 자연모사기술 등으로 분류해 볼 수 있는데 이에 속하는 수많은 아이디어들이 인류의 복지와 윤택한 삶을 위해 현재 왕성하게 연구가 진행 중이다.

필자가 속한 한국기계연구원에서는 잃어버린 청각을 살릴 수 있는 인공와우(인공 청신경 전기자극기), 세포를 치료하는 펨토초(fs, 1000조 분의 1초) 레이저 기술, 장애우의 삶의 질을 향상시키는 감각도우미기술, 신경세포와 전극간의 저항을 줄여 신경세포 조작을 원활히 하는 인터페이스 기술, 나노기술을 이용한 바이오센서 기술, 조직공학에 사용되는 인공지지체를 만드는 바이오조형기술, 플라즈마를 이용한 상처치료기 개발 기술 등의 연구에 최선을 다하고 있다.

나노바이오산업은 현재의 국가적 패러다임인 융복합시대를 이끌 신성장 동력으로서 우리의 미래를 결정하는 중요한 국가적 미래 산업이다. 그러므로 국가의 미래를 준비하는 마음으로 나노바이오 관련 전문연구자를 비롯하여 산학연관이 모두 한마음으로 국가정책을 수립하고 이를 바탕으로 전폭적인 지원과 투자가 이뤄지기를 기대해본다.