석유 아닌 미생물 화학공장 앞당긴다 外 [과학게시판]

[아이뉴스24 정종오 기자] 한국과학기술원(KAIST, 총장 배충식) 생명화학공학과 이상엽 특훈교수 연구팀이 바이오제조 상용화의 핵심 병목을 종합적으로 분석하고 이를 극복하기 위한 산업화 전략과 미래 발전 방향을 제시했다.

미생물이 만드는 화학공장 시대 앞당긴다

연구팀은 앞으로 인공지능(AI)이 바이오제조 산업화의 핵심 열쇠가 될 것으로 전망했다. AI는 효소와 미생물 설계는 물론 생산 공정을 가상으로 구현하는 디지털 트윈(Digital Twin), 경제성과 환경성을 동시에 분석하는 기술 등을 통해 바이오제조 전 과정을 최적화할 수 있다. 이를 통해 개발 기간과 생산 비용을 줄이고 상용화 성공 가능성을 높일 수 있다는 설명이다.

이상엽 특훈교수는 “바이오제조의 상용화는 어느 한 공정만 잘해서 해결되는 문제가 아니라 원료-균주-발효-정제-시장으로 이어지는 전 주기가 유기적으로 연결돼야 가능하다”며 “시스템대사공학과 AI의 융합은 이러한 병목을 해결하고 바이오제조 시대를 앞당기는 핵심 기술이 될 것”이라고 말했다.

AI 기반 뇌 자극 홀로그램 기술 개발

대구경북과학기술원(DGIST, 총장 이건우) 전기전자컴퓨터공학과 황재윤 교수 연구팀이 광주과학기술원(GIST) 의생명공학과 정의헌·권혁상 교수 연구팀과 공동으로 3D 프린팅 렌즈의 두께를 직접 최적화해 뇌의 여러 영역을 동시에 정밀 자극하는 ‘인공지능 기반 두께 전용 음향 홀로그램(TOAH)’ 기술을 개발했다.

이 기술은 렌즈를 통해 음파의 위상과 진폭을 세밀하게 조절해 원하는 형태의 3차원 초음파 초점을 만들어내는 것이 특징이다.

장내 미생물이 스트레스성 우울 행동 완화

국내 연구팀이 만성 스트레스 환경에서 우울 유사 행동을 완화하고 손상된 뇌 신경영양 신호 회복에 관여하는 장내 미생물을 발굴했다. 이번 연구는 특정 장내 미생물이 장-뇌 축(Gut-Brain axis)을 통해 뇌세포 기능에 영향을 미치고 ​스트레스성 우울 행동을 개선할 수 있음을 제시한 것이다.

한국기초과학지원연구원(원장 직무대행 황금숙, KBSI) 호남권센터 정혜종 박사 연구팀은 만성 스트레스 환경에서 우울 유사 행동과 연관된 핵심 장내 미생물 2종을 발굴했다. 이들 미생물이 뇌 신경세포의 ​산화스트레스(oxidative stress)와 신경영양 신호 전달 체계에 영향을 미치는 분자 기전을 규명했다.

배터리 화재 막는 냉각기술 개발

한국기계연구원(원장 류석현) 탄소중립기계연구소 히트펌프연구센터 김진섭 책임연구원 연구팀은 리튬이온 배터리팩의 열폭주와 화재 위험을 줄이기 위해 비전도성 액체를 활용한 ‘분사형 액침냉각 기술’을 개발했다.

비전도성 액체를 배터리팩 상부에 직접 분사하고 하부를 부분적으로 액침시키는 방식이다. 실제 리튬이온 배터리팩의 급속 충방전 환경에서 우수한 온도 제어 성능을 검증했다. 실제 배터리팩의 급속 충방전 조건에서 안정적 냉각 성능을 확인했다.

3000시간 버티는 수소 촉매

한국재료연구원(KIMS, 원장 최철진) 에너지·환경재료연구본부 최승목 박사 연구팀이 국립부경대 서민호 교수 연구팀, 포항공대 김원배 교수 연구팀과 공동으로 음이온교환막 수전해(AEMWE) 촉매의 수명을 떨어뜨리는 핵심 원인인 니켈(Ni) 용출을 원자 배열 제어로 억제하는 고내구 백금-니켈(PtNi) 수소발생 촉매 기술을 개발했다.

이번 성과는 오래 사용할수록 성능이 떨어지는 수전해 촉매의 고질적 한계를 원자 수준에서 해결한 것이다. 실제 수소 생산 장치에 가까운 규모에서 3000시간을 장기 운전한 후에도 성능 저하 2% 미만을 달성했다. 그린수소 생산용 수전해 촉매의 실용화 가능성을 높인 기술로 평가된다.

전기 신호만으로 광학 기능 바꾸는 ‘우주센서’ 시대

KAIST(총장 배충식)는 항공우주공학과 김현정 교수 연구팀이 미국 매사추세츠공과대(MIT, Massachusetts Institute of Technology) 주에이전 후(Juejun Hu) 교수 연구팀과 함께 빛을 원하는 방식으로 자유롭게 제어하는 초소형 광학 칩을 개발했다.

이번 연구의 핵심은 하나의 광학 칩이 전기 신호만으로 다양한 센서 역할을 수행하도록 만든 것이다. 기존에는 새로운 임무를 수행할 때마다 광학 필터와 센서를 새로 제작해야 했다. 앞으로는 하드웨어를 교체하지 않고도 센서의 기능을 바꾸는 ‘소프트웨어 정의(Software-defined) 센서' 구현이 가능할 것으로 기대된다.

권준하 회장, UNIST에 ‘미산 개척자 장학금’ 5억 펀드 기탁

울산과학기술원(UNIST)이 권준하 회장의 기부로 운영하는 ‘미산(彌山) 개척자(Pioneer) 장학금’이 첫 모집에서 6.5대 1의 경쟁률을 기록했다. 이 장학금은 성적도, 소득도, 수상 실적도 묻지 않는다. 선발 기준은 오직 하나, 등산이다.

UNIST(총장 박종래)는 미산 개척자 장학금 신청자를 모집한 결과, 당초 선발 규모 150명을 크게 웃도는 978명이 지원했다고 발표했다. 기간 내 6회 이상 완등하면 70만원, 3~5회 완등하면 30만원의 장학금을 받는다.

스페이스린텍, 미국 상업용 우주정거장 스타랩 협약 체결

우주의약 전문기업 스페이스린텍(Space LiinTech, 대표 윤학순)은 미국 스타랩 스페이스(Starlab Space LLC)와 탑재 공간 확보 협약을 체결하고 스타랩 상업 우주정거장에서 AI 기반 우주의약 연구와 제조 역량 확대에 나선다. 이번 협약은 국내 민간기업이 상업용 우주정거장에서 활용할 수 있는 우주 거점공간을 확보한 첫 사례라는 점에서 의미가 있다.

이번 협약을 통해 스페이스린텍은 2030년 이후 국제우주정거장을 대체할 스타랩의 활용 공간을 확보하게 됐다. 회사는 이를 바탕으로 저궤도(Low Earth Orbit, LEO) 환경에서 AI 기반 연구와 제조 플랫폼을 고도화하고 미세중력 환경을 활용한 우주의약 연구와 생산의 안정성을 높여 나갈 계획이다.

국제물리올림피아드 한국대표단 전원 금메달(금 5) 획득

과학기술정보통신부(부총리 겸 과기정통부 장관 배경훈)와 한국과학창의재단(이사장 정우성)은 제56회 국제물리올림피아드에서 한국대표단 5명 전원이 메달(금 5명)을 획득했다고 발표했다.

91개국의 381명 학생이 참가한 동 대회에서 한국대표단은 김무연(서울과학고 3), 오주하(서울과학고 3), 이권헌(서울과학고 3), 이승준(서울과학고 3), 정민권(서울과학고 3) 학생 등 전원 금메달을 수상했다. 오주하 학생은 탁월한 성적으로 대회 참가자 중 종합 1위를 차지했다.

국제청소년물리토너먼트 한국대표단 금메달 획득

과학기술정보통신부와 한국과학창의재단은 제39회 국제청소년물리토너먼트에서 한국대표단이 금메달을 획득(1개팀 5명)했다고 발표했다.

스위스 취리히에서 열린 이번 대회에는 총 35개국의 175명 학생이 참가했다. 한국대표단은 주장 김동하(민족사관고3) 학생과 김승현(노스런던컬리지에잇스쿨제주12), 김한서(경기과학고3), 원재현(민족사관고3), 최시우(경기과학고3) 학생 총 5명이 참가해 뉴질랜드‧오스트리아‧그리스‧대만 등 총 10개국과 경기를 진행했다.

한국대표단은 본선 5개 라운드 합산 207.6점을 기록해 종합 2위(1위 싱가포르 225.4점)로 결승(Final Physics Fight)에 진출했으며 결승전에서도 우수한 성과를 거두며 최종 금메달을 획득했다.

김치산업의 무 부산물, 친환경 바이오플라스틱 원료로 재탄생

세계김치연구소(소장 장해춘)는 김치 제조 과정에서 버려지는 무 껍질 등 부산물을 생분해성 바이오플라스틱으로 활용하고 이러한 폐자원에 적합한 생산균주를 데이터로 설계하는 ‘정밀 바이오제조 기술’을 개발했다.

국내 김치산업에서는 매년 약 13만 2000톤의 무가 사용된다. 이 과정에서 식품으로 활용되지 않는 부산물이 약 1만7000톤이 발생하는 것으로 추정된다. 이 가운데 약 94%가 폐기물 처리업체에 위탁되거나 음식물류 폐기물로 배출돼 처리 비용이 발생하고 환경 부담도 커지고 있다.

세계김치연구소 순환유통기술연구단 양정은 단장 연구팀은 무 부산물을 효소로 분해해 만든 당화액(미생물이 이용할 수 있는 당이 풍부한 액체)을 대장균의 배양 원료로 활용해 자연에서 미생물에 의해 분해되는 친환경 플라스틱인 ‘폴리하이드록시부티레이트(P(3HB))’를 생산했다.

구혁채 1차관, 국가신약개발단 현장소통

구혁채 과학기술정보통신부 제1차관은 14일 오전 국가신약개발사업단(서울시 마포구)을 방문해 간담회를 개최하고 사업단과 지원기업들의 성과 창출 전략과 애로사항을 청취했다. 이번 방문은 현장 중심의 과학기술 정책 실현을 위한 ‘프로젝트 공감118’의 21번째 행보다.

국가신약개발사업은 범부처 국가연구개발사업으로 과기정통부, 산업부, 복지부가 함께 유효물질 도출부터 임상2상까지 신약개발 전주기를 체계적으로 지원해 국내 제약·바이오산업의 글로벌 경쟁력 강화에 이바지해 오고 있다.

국가독성과학연구소(KIT)·국립환경과학원(NIER), 대체시험법 국제표준화 위한 공동 행보

국가독성과학연구소(소장 허정두, KIT)는 국립환경과학원(원장 박연재, NIER)과 15일 대전 인터시티호텔 그레이스홀에서 ‘OECD 국제표준시험법 개발과 글로벌 규제 패러다임의 변화’를 주제로 제3회 공동 워크숍을 개최한다.

두 기관은 2024년 1월 ‘대체시험법 활성화 연구 분야 업무협약’을 체결한 이후 매년 공동 워크숍을 개최하며 국내외 동물대체시험법의 개발·국제표준화·보급 현황과 연구성과를 공유하고 현장의 의견을 수렴해 왔다.

생명연·표준연, 다양한 양자컴퓨터를 활용한 Quantum AI Bio 실증연구 추진

한국생명공학연구원(원장 권석윤)은 한국표준과학연구원 차세대양자연구거점사업단(단장 유대혁)과 공동으로 14일 생명연 대전 본원에서 ‘Quantum AI Bio Conference 2026’을 개최했다.

이번 행사는 양자컴퓨팅과 인공지능(AI)을 활용한 첨단바이오 실증 연구 성과를 공유하고 미래 Quantum AI Bio 연구의 발전 방향을 논의하기 위해 마련됐다.

철도연, 소통장벽·정보독점 혁신

한국철도기술연구원(원장 사공명)은 지속가능한 국민체감 철도교통 연구성과 도출을 위해 전체 구성원이 부서, 직종, 세대의 벽을 넘어 함께 소통과 협력하는 조직문화 혁신 실천을 지속 추진하고 있다.

철도연은 전체 부서에서 참여하는 비보직자들로 CA(Culture Agent) TFT를 운영하고 있다. CA는 조직문화 핵심 가치를 각 부서의 연구현장에 전파하고, 일하는 방식을 지속 개선하는 선도역할을 담당한다.