호흡만으로 질병 진단하는 센서, 층간소음 없애는 IoT기술 '첫선'

2017 한국 과학기술자들의 위대한 도전...

로켓 액체엔진 두번째 연소시험 성공
항우연, 시험발사체 엔진제작도 추진

식량 생산성·작황 예측 기술도 선보여
우주 신비 풀어줄 암흑물질 탐색 기대
세계 최대 출력 레이저기술 활용 박차
유전자 가위 활용한 질병치료 '가속도'

IBS 초강력 레이저과학연구단 소속 연구원이 4페타와트급 레이저 장치를 이용해 실험을 하고 있다. IBS 제공

남극 세종과학기지와 장보고과학기지의 월동연구대원 34명은 독특한 새해를 맞았다. 북반구와 달리 남극 대륙은 이맘때면 여름이다. 대원들은 앞으로 1년간 한여름에는 백야와 싸우고, 5~8월 겨울에는 영하 30도 추위와 사방이 온통 흰색으로 보이는 ‘화이트아웃’ 현상과 싸우며 연구 활동을 할 예정이다. 세종기지는 그 어느 때보다 올해가 뜻깊다. 세종기지는 내년이면 서른 살을 맞는다. 30차에 걸친 월동 연구를 통해 한국은 극지 연구 능력을 입증했고 남극조약 회원국, 북극 이사회 정식 옵서버로서 자격을 얻었다.

올해 예고된 국내 과학계의 주요 이슈를 정리해 봤다.

◆호흡으로 질병 진단, 층간소음 문제 해결까지

한국항공우주연구원 소속 연구원들이 병신년(丙申年) 한 해가 저무는 지난달 30일 전남 고흥 나로우주센터 액체엔진 실험동에서 한국형발사체 핵심인 75t 액체엔진 두 번째 지상 실험모델을 살펴보고 있다. 한국항공우주연구원 제공

한국항공우주연구원 소속 연구원들은 병신년(丙申年) 한 해가 저무는 지난해 12월30일에도 전남 고흥 나로우주센터에서 바다에서 불어오는 찬 칼바람을 맞으며 75t 액체엔진 연소 실험을 준비했다. 75t급 액체엔진은 한국형발사체를 우주로 밀어 올릴 핵심 기술로 손꼽힌다. 항우연은 지난해 7월 첫 시험모델이 145초 연소시험에 성공한 뒤 11월 한층 보강된 두 번째 엔진 연소시험에도 성공했다. 올해 첫 연소시험은 오는 4일 한다.

호흡만 해도 질병 진단이 가능한 센서가 올해 첫선을 보인다. 변영태 한국과학기술연구원(KIST) 책임연구원은 수ppb(1ppb=1000분의 1ppm) 일산화질소와 과산화수소 분자를 검출하는 센서를 개발하고 있다. 이 호흡 센서를 통해 값싸고 편리하게 천식, 만성폐쇄성질환, 폐암, 폐결핵 등 질환을 조기 진단할 수 있게 될 것이란 기대가 나온다.

사회 문제로 번지는 층간소음 문제를 풀 획기적인 기술도 선보일 전망이다. 한국기계연구원은 사물인터넷(IoT)으로 소음 크기와 지속 시간, 사는 사람의 연령에 따라 싫어하는 소리의 주파수를 분석해 층간소음을 해결하는 방법을 개발하고 있다. 위층과 아래층 사이에 소리를 막는 두꺼운 마감재를 넣을 필요가 없어 건축비 절감에 효과가 있다.

한국건설기술연구원에는 달 환경을 고스란히 모방한 미니 달이 구축된다. 건기연은 올 상반기 영하 150~영상 150도를 오르내리는 극한 달 환경을 구현하는 대형 체임버를 설치한다. 이태식 원장은 “앞으로 화성과 달에 건설될 구조물 기술을 한국이 확보하는 데 유용할 것”이라고 말했다.

한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 연구진이 현존하는 소재보다 가볍고 단단한 다기능복합소재를 개발하기 위해 실험 장치를 들여다보고 있다. KIST 제공

한국과학기술정보연구원(KISTI)과 서울대는 식량작물의 미래 생산성을 세계에서 가장 높은 정확도로 예측하는 기술을 올해 선보일 계획이다. 전국의 농경지를 가로세로 30m 단위로 나눠 여기서 생산되는 작물 생산성과 작황을 예측한다. 방대한 계산을 수행하기 위해 서버 640대 분량, 중앙처리장치(CPU) 3840개로 구성된 슈퍼컴퓨터 4호기를 동원해 830만시간에 해당하는 계산을 할 계획이다.

◆우주 비밀 벗길 암흑물질 발견 기대

한국 과학자들이 포함된 국제 연구진이 지난해 아인슈타인이 100년 전 예측한 중력파를 검출한 데 이어 올해도 우주 신비에 한층 더 다가서는 시도가 이어진다. 중심에는 암흑물질이 있다. 과학자들은 인간이 우주에서 볼 수 있는 물질은 전체 우주에서 약 4.4%에 불과하다고 말한다. 27%는 암흑물질, 나머지 68.6%는 암흑에너지로 채워져 있다.

남창희 광주과학기술원 교수(IBS 초강력 레이저과학 연구단장) 연구팀은 세계 최고 출력인 4PW(페타와트=1PW는 1000조W)의 초강력 레이저 설비를 개발해 올해부터 본격 운영에 들어간다. IBS 제공

세계 최고 수준 레이저 활용도 본격화한다. 남창희 광주과학기술원(GIST) 교수(IBS 초강력 레이저과학 연구단장)는 세계 최대 출력의 4페타와트(1PW=1000조와트) 레이저를 본격적인 연구에 활용한다. 연구진은 앞서 지난해 2월 세계에서 가장 강력한 4PW 레이저를 개발했다. 중국과학원(CAS)은 2014년 세계 최고 출력 5PW급 극초단파 레이저 증폭 시스템을 개발했다고 발표했지만 아직 완성되지 못했다.

◆네이처 국제 콘퍼런스, 과기부처 설립 50년

DNA를 마음대로 편집하는 크리스퍼 유전자 가위(CRISPR-Cas9)를 활용한 유전자 교정 시대가 활짝 열린다. 김진수 IBS유전체 교정연구단장이 이끄는 연구진과 서울대 의대 연구진은 최근 생쥐 안구에 유전자 가위를 직접 주입해 노인성 황반변성의 원인이 되는 신생혈관 생성을 억제하는 데 성공하고 국제학술지에 논문을 투고했다. 유전 질환이 아니라 퇴행성 질병에도 유전자 가위를 활용하고 몸에 직접 주입해 질병을 치료할 수 있음을 처음으로 증명했다.

국제학술지 네이처가 아시아 지역에서 처음으로 주최하는 국제학술대회가 열린다. IBS와 공동으로 주최하는 이 행사는 오는 5월27~28일 유전자 교정을 주제로 열린다.

박근태 기자 kunta@hankyung.com