치매환자 뇌세포 첫 배양, 5배 빠른 와이파이(Wi-Fi) 신기술 등이 올해 가장 주목 받은 과학기술 뉴스로 선정됐다. 한국과학기술단체총연합회는 총 3439명의 투표와 전문가 위원회의 심의를 통해 2014년 '올해의 10대 과학기술 뉴스'를 선정했다고 12일 밝혔다. 10대 뉴스에는 총 6건의 과학기술 연구 성과와 4건의 과학기술 뉴스가 포함됐다. 과총의 ‘10대 과학기술 뉴스’는 올해로 선정 10주년을 맞았다. 남궁은 선정위원장은 "10대 과학기술 뉴스가 과학기술인의 명예를 높이고 국민에게 신뢰받을 수 있도록 더욱 노력하겠다”고 밝혔다. 과총 선정 올해 10대 과학기술 뉴스는 아래와 같다.
①치매 환자 뇌세포 첫 배양
3차원으로 분화된 알츠하이머 신경세포 밖에 응집된 베타아밀로이드의 연속 절단면 영상, Red: 베타아밀로이드 [제공=한국기초과학지원연구원]
미국 하버드 의대의 김두연 교수, 루돌프 탄지 교수와 한국기초과학지원연구원의 김영혜 박사 공동연구팀이 알츠하이머 치매 환자의 뇌 조직 특징을 구현하는 세포를 실험실에서 처음으로 배양했다. 기존 동물모델에 비해 제작이 쉽고 대량 생산이 가능해 수천 수만 가지의 약물 후보 물질을 동시에 테스트할 수 있는 게 특징이다. 치매의 원인을 밝히고 치료제를 개발하는 연구가 가속화될 것으로 보인다. 연구결과는 과학저널 '네이처' 11월 13일자에 게재됐다.
②5배 빠른 Wi-Fi 신기술과 세계최초 3.2TB SSD 개발
삼성전자가 올해 9월 출시한 3차원 V낸드기반 시작한 3.2TB(테라바이트)용량의 카드타입 SSD
삼성전자가 현재 사용 중인 Wi-Fi보다 5배 이상 빠른 차세대 기술을 개발했다. 일반적으로 사용하지 않는 60GHz 초고주파 대역의 주파수를 이용한 기술로, 최대 4.6Gbps(1초에 575MB 용량 전송)의 속도를 낼 수 있다. 이 기술을 이용하면 압축하지 않은 고화질 영상을 스마트폰에서 TV로 실시간 전송, 감상할 수 있다. 스마트폰 간에도 1GB 용량의 영화파일을 3초 이내에 주고받을 수 있다. 삼성전자는 세계 최초로 기존 솔리드스테이트드라이브(SSD)보다 용량을 2배 이상 늘린 3.2테라바이트(TB) SSD 개발에도 성공했다. 기존 SSD는 속도가 빠르고 소모 전력이 낮은 게 장점이지만 기술상 한계로 용량은 줄곧 1TB대에 머물러 왔다.
③두개골 절개 없이 뇌 종양 수술할 수 있는 로봇 개발
사진 윗쪽부터 미세 수술 로봇. 개발된 미세 로봇을 이용한 뇌하수체 종양 수술 시연. [제공=KIST]
한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단, 연세대 세브란스병원 공동연구진은 기존 대형 로봇으로는 할 수 없는 미세 수술 가능한 로봇을 개발했다. 지름이 4㎜에 불과한 금속관 사용해 두개골을 절개하지 않고 코를 통해 뇌종양을 제거할 수 있다. 금속관 끝에 단린 집게 손은 의사의 팔과 손목, 손가락 움직임에 상하좌우 90도까지 구부러진다. 연구에는 KIST 강성철ㆍ이우섭ㆍ김계리 박사와 세브란스병원 신경외과 김선호 교수, KAIST 기계공학과 권동수 교수가 참여했다.
④2014 서울세계수학자대회 서울 개최
2014 서울세계수학자대회에서 박근혜 대통령과 필즈상 수상자 마리암 미르자카니 교수를 비롯한 수상자 및 관련 인사가 기념사진 촬영을 가졌다 [제공=세계수학자대회 조직위원회]
세계수학자대회가 8월 13~21일 서울 코엑스에서 열렸다. 아시아에서는 일본·중국·인도에 이어 4번째다. 세계수학자대회는 국제수학연맹(IMU)이 주최하는 117년 전통의 기초과학분야 최대 학술대회다. 매 4년마다 개최돼 '수학계의 올림픽'이라고 불린다. '수학의 노벨상'이라 불리는 필즈상 시상식이 열리는 것으로도 유명하다. 올해 서울 대회에는 120여 개국 5000여 명의 수학자가 참가했다. 황준묵 고등과학원 교수가 한국인 최초로 기조강연을 했고, 김범식 고등과학원 교수 등 5명이 초정강연자로 대중 앞에 섰다. 박형주 대회 조직위원장은 IMU 집행위원으로 선출됐다. 이번 대회 필즈상은 사상 첫 여성 수상자인 마리암 미르자카니 스탠퍼드대 수학과 교수 등 4명에게 돌아갔다.
⑤암세포만 골라 결합하는 바이오나노신소재 개발
암 발병 부위로의 선택적 전달과 광열치료, 그 이후 금 나노닷의 체외 배출로 이어지는 단백질-금 복합 바이오나노신소재의 작용 모식도 [제공=고려대학교]
이지원 고려대 교수, 김광명 한국과학기술연구원(KIST) 박사 공동 연구팀은 암치료 효과를 높이고 나노 독성을 해결한 바이오 신소재를 개발했다. 이 소재는 암세포에 특이적으로 달라붙는 아미노산 화합물(펩타이드)과 직경 3나노미터(㎚) 이하의 초미세 금 '나노닷'으로 이뤄져 있다. 인간 유방암 종양을 가진 생쥐에 사용한 결과 암 세포가 괴사해 종양 크기가 획기적으로 줄었다. 치료에 사용된 금 나노입자는 체내에 남지 않고 몸 밖으로 배출됐다. 단백질 나노입자가 체내에서 자발적으로 분해되면서 분리된 금 '나노닷'이 몸 밖으로 배출된 것으로 확인됐다.
⑥‘꿈의 신소재’ 그래핀 실용화 앞당길 신기술 개발
게르마늄이 입혀진 실리콘웨이퍼 표면에서 성장한 단결정 그래핀의 모습 [제공=삼성전자 종합기술원]
삼성전자 종합기술원 나노일렉트로닉스랩팀의 황성우 박사와 성균관대학교 신소재공학부 황동목 교수팀은 '꿈의 신소재'라고 불리는 그래핀을 대면적, 단결정으로 합성하는 기술을 세계 최초로 개발했다. 연구팀은 기존 그래핀 제조법의 한계를 극복하기 위해 게르마늄 기판을 사용했다. 그래핀 소자를 따로 떼어내 옮길 필요 없이 그대로 반도체 소자로 사용할 수 있는 게 특징이다. 또 연결부위 없는 단결정 구조를 만들어 전자 이동성이 떨어지는 문제점도 극복했다. 연구성과는 과학저널 ‘사이언스‘ 온라인 속보 4월 4일자에 소개됐다.
⑦남극대륙 중심부 진출 교두보, 남극 장보고과학기지 준공
한국의 두 번째 남극기지인 ‘남극장보고과학기지’가 지난 2월 12일 준공됐다. 1988년 남극세종과학기지가 준공된 지 26년 만이다. 이로써 한국은 세계에서 열 번째로 남극에 2개 이상의 상설기지를 보유한 국가가 됐다. 장보고과학기지는 총 면적 4458㎡에 생활동·연구동·발전동 등 16개 동과 24개 관측장비·부대 설비를 갖추고 있다. 특히 영하 40도의 기온과 초속 65m의 강풍에도 견딜 수 있도록 항공기에 적용되는 유체역학 디자인을 설계에 반영한 게 특징이다. 태양광·풍력과 발전기 폐열을 보조 에너지원으로 활용하는 친환경 기지이기도 하다. 수용 인원은 최대 60명이다. 남극 킹조지섬에 있는 기존 세종과학기지는 해양환경, 연안생태 등 연안기반 연구, 새로 지은 장보고과학기지는 빙하·운석·오존층 등 대륙기반 연구에 활용된다.
⑧ ‘ICT 올림픽’ 2014 ITU 전권회의 부산에서 개최
2014 ITU 전권회의 공식기자회견(최양희 장관, 하마둔 뚜레 사무총장, 민원기 의장, 서병수 부산 시장)
세계 정보통신기술(ICT)의 올림픽으로 불리는 ‘2014 ITU 전권회의’가 10월 10월 20일~11월 7일 부산 벡스코에서 열렸다. 회원국 193개국 정부대표단과 국제기구, 기업, 연구기관 관계자 3000여 명이 참가했다. ITU는 최첨단 ICT 기술을 논의하는 국제기구로 세계 ICT의 흐름에 방향성을 제시하는 역할을 한다. 아시아에서의 개최는 1994년 일본에 이어 한국이 두 번째다. 이번 회의에서는 한국이 주도한 사물통신(IoT)과 ICT융합이 핵심 의제로 채택됐다. 한국이 제안한 10.2채널 오디오 기술이 ITU 국제표준으로 채택되기도 했다. 이재섭 KAIST IT 융합연구위원은 한국인 최초로 ITU 표준화총국장에 당선됐다.
⑨과학기술계, 문·이과 통합형 교육과정 개편 재논의 촉구
지난 7월 21일 과총을 비롯한 과학기술계 단체들은 문·이과 통합교육과정 개편 추진에 따른 과학기술계의 입장을 발표하는 기자회견을 열었다 [제공=한국과학기술단체총연합회]
한국과학기술단체총연합회 등 과기계는 교육부가 지난 9월 24일 발표한 '문·이과 통합형 교육과정 총론'에 대한 재검토를 요구했다. 교육부가 내놓은 교육과정 개정안은 현재 초등학교 6학년 학생이 고등학교에 입학하는 2018학년도부터 문·이과 구분없이 ‘통합사회’와 ‘통합과학’을 배우도록 돼 있다. 과기계는 이 같은 개편안이 충분한 의견수렴 없이 진행되고 있다고 지적했다. 관계부처는 각론 개발에 과기계 인사와 현장 교원을 균형 있게 참여시킬 것으로 알려졌다.
⑩희토류 필요 없는 DCT모터 세계 최초 개발
희토류 프리 듀얼 클러치 변속장치용 모터 [제공=LG이노텍]
LG이노텍이 세계 최초로 희토류를 쓰지 않는 차량용 듀얼클러치 변속기(DCT)용 모터를 개발했다. DCT용 모터는 듀얼 클러치 자동변속기가 차량 주행 상황에 따라 기어를 변경할 수 있도록 2개의 클러치를 움직여주는 핵심 구동 부품이다. 이 모터를 장착한 듀얼클러치 자동변속기는 일반 자동변속기 대비 약 12%, 수동변속기 대비 약 5% 연비가 개선된다. 연구팀은 자성이 강해 높은 구동력을 필요로 하는 차량 DCT 모터의 필수 소재로 여겨졌던 네오디뮴(Nd)·디스프로슘(Dy) 등의 희토류를 사용하지 않고 제품을 만들었다. 희토류는 매장량이 적고 중국이 전 세계 공급량의 90% 이상을 차지하고 있어 자원 무기화 우려가 큰 물질이다.
김한별 기자 idstar@joongang.co.kr
①치매 환자 뇌세포 첫 배양
3차원으로 분화된 알츠하이머 신경세포 밖에 응집된 베타아밀로이드의 연속 절단면 영상, Red: 베타아밀로이드 [제공=한국기초과학지원연구원]미국 하버드 의대의 김두연 교수, 루돌프 탄지 교수와 한국기초과학지원연구원의 김영혜 박사 공동연구팀이 알츠하이머 치매 환자의 뇌 조직 특징을 구현하는 세포를 실험실에서 처음으로 배양했다. 기존 동물모델에 비해 제작이 쉽고 대량 생산이 가능해 수천 수만 가지의 약물 후보 물질을 동시에 테스트할 수 있는 게 특징이다. 치매의 원인을 밝히고 치료제를 개발하는 연구가 가속화될 것으로 보인다. 연구결과는 과학저널 '네이처' 11월 13일자에 게재됐다.
②5배 빠른 Wi-Fi 신기술과 세계최초 3.2TB SSD 개발
삼성전자가 올해 9월 출시한 3차원 V낸드기반 시작한 3.2TB(테라바이트)용량의 카드타입 SSD삼성전자가 현재 사용 중인 Wi-Fi보다 5배 이상 빠른 차세대 기술을 개발했다. 일반적으로 사용하지 않는 60GHz 초고주파 대역의 주파수를 이용한 기술로, 최대 4.6Gbps(1초에 575MB 용량 전송)의 속도를 낼 수 있다. 이 기술을 이용하면 압축하지 않은 고화질 영상을 스마트폰에서 TV로 실시간 전송, 감상할 수 있다. 스마트폰 간에도 1GB 용량의 영화파일을 3초 이내에 주고받을 수 있다. 삼성전자는 세계 최초로 기존 솔리드스테이트드라이브(SSD)보다 용량을 2배 이상 늘린 3.2테라바이트(TB) SSD 개발에도 성공했다. 기존 SSD는 속도가 빠르고 소모 전력이 낮은 게 장점이지만 기술상 한계로 용량은 줄곧 1TB대에 머물러 왔다.
③두개골 절개 없이 뇌 종양 수술할 수 있는 로봇 개발
사진 윗쪽부터 미세 수술 로봇. 개발된 미세 로봇을 이용한 뇌하수체 종양 수술 시연. [제공=KIST]한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단, 연세대 세브란스병원 공동연구진은 기존 대형 로봇으로는 할 수 없는 미세 수술 가능한 로봇을 개발했다. 지름이 4㎜에 불과한 금속관 사용해 두개골을 절개하지 않고 코를 통해 뇌종양을 제거할 수 있다. 금속관 끝에 단린 집게 손은 의사의 팔과 손목, 손가락 움직임에 상하좌우 90도까지 구부러진다. 연구에는 KIST 강성철ㆍ이우섭ㆍ김계리 박사와 세브란스병원 신경외과 김선호 교수, KAIST 기계공학과 권동수 교수가 참여했다.
④2014 서울세계수학자대회 서울 개최
2014 서울세계수학자대회에서 박근혜 대통령과 필즈상 수상자 마리암 미르자카니 교수를 비롯한 수상자 및 관련 인사가 기념사진 촬영을 가졌다 [제공=세계수학자대회 조직위원회]세계수학자대회가 8월 13~21일 서울 코엑스에서 열렸다. 아시아에서는 일본·중국·인도에 이어 4번째다. 세계수학자대회는 국제수학연맹(IMU)이 주최하는 117년 전통의 기초과학분야 최대 학술대회다. 매 4년마다 개최돼 '수학계의 올림픽'이라고 불린다. '수학의 노벨상'이라 불리는 필즈상 시상식이 열리는 것으로도 유명하다. 올해 서울 대회에는 120여 개국 5000여 명의 수학자가 참가했다. 황준묵 고등과학원 교수가 한국인 최초로 기조강연을 했고, 김범식 고등과학원 교수 등 5명이 초정강연자로 대중 앞에 섰다. 박형주 대회 조직위원장은 IMU 집행위원으로 선출됐다. 이번 대회 필즈상은 사상 첫 여성 수상자인 마리암 미르자카니 스탠퍼드대 수학과 교수 등 4명에게 돌아갔다.
⑤암세포만 골라 결합하는 바이오나노신소재 개발
암 발병 부위로의 선택적 전달과 광열치료, 그 이후 금 나노닷의 체외 배출로 이어지는 단백질-금 복합 바이오나노신소재의 작용 모식도 [제공=고려대학교]이지원 고려대 교수, 김광명 한국과학기술연구원(KIST) 박사 공동 연구팀은 암치료 효과를 높이고 나노 독성을 해결한 바이오 신소재를 개발했다. 이 소재는 암세포에 특이적으로 달라붙는 아미노산 화합물(펩타이드)과 직경 3나노미터(㎚) 이하의 초미세 금 '나노닷'으로 이뤄져 있다. 인간 유방암 종양을 가진 생쥐에 사용한 결과 암 세포가 괴사해 종양 크기가 획기적으로 줄었다. 치료에 사용된 금 나노입자는 체내에 남지 않고 몸 밖으로 배출됐다. 단백질 나노입자가 체내에서 자발적으로 분해되면서 분리된 금 '나노닷'이 몸 밖으로 배출된 것으로 확인됐다.
⑥‘꿈의 신소재’ 그래핀 실용화 앞당길 신기술 개발
게르마늄이 입혀진 실리콘웨이퍼 표면에서 성장한 단결정 그래핀의 모습 [제공=삼성전자 종합기술원]삼성전자 종합기술원 나노일렉트로닉스랩팀의 황성우 박사와 성균관대학교 신소재공학부 황동목 교수팀은 '꿈의 신소재'라고 불리는 그래핀을 대면적, 단결정으로 합성하는 기술을 세계 최초로 개발했다. 연구팀은 기존 그래핀 제조법의 한계를 극복하기 위해 게르마늄 기판을 사용했다. 그래핀 소자를 따로 떼어내 옮길 필요 없이 그대로 반도체 소자로 사용할 수 있는 게 특징이다. 또 연결부위 없는 단결정 구조를 만들어 전자 이동성이 떨어지는 문제점도 극복했다. 연구성과는 과학저널 ‘사이언스‘ 온라인 속보 4월 4일자에 소개됐다.
⑦남극대륙 중심부 진출 교두보, 남극 장보고과학기지 준공
한국의 두 번째 남극기지인 ‘남극장보고과학기지’가 지난 2월 12일 준공됐다. 1988년 남극세종과학기지가 준공된 지 26년 만이다. 이로써 한국은 세계에서 열 번째로 남극에 2개 이상의 상설기지를 보유한 국가가 됐다. 장보고과학기지는 총 면적 4458㎡에 생활동·연구동·발전동 등 16개 동과 24개 관측장비·부대 설비를 갖추고 있다. 특히 영하 40도의 기온과 초속 65m의 강풍에도 견딜 수 있도록 항공기에 적용되는 유체역학 디자인을 설계에 반영한 게 특징이다. 태양광·풍력과 발전기 폐열을 보조 에너지원으로 활용하는 친환경 기지이기도 하다. 수용 인원은 최대 60명이다. 남극 킹조지섬에 있는 기존 세종과학기지는 해양환경, 연안생태 등 연안기반 연구, 새로 지은 장보고과학기지는 빙하·운석·오존층 등 대륙기반 연구에 활용된다.
⑧ ‘ICT 올림픽’ 2014 ITU 전권회의 부산에서 개최
2014 ITU 전권회의 공식기자회견(최양희 장관, 하마둔 뚜레 사무총장, 민원기 의장, 서병수 부산 시장)세계 정보통신기술(ICT)의 올림픽으로 불리는 ‘2014 ITU 전권회의’가 10월 10월 20일~11월 7일 부산 벡스코에서 열렸다. 회원국 193개국 정부대표단과 국제기구, 기업, 연구기관 관계자 3000여 명이 참가했다. ITU는 최첨단 ICT 기술을 논의하는 국제기구로 세계 ICT의 흐름에 방향성을 제시하는 역할을 한다. 아시아에서의 개최는 1994년 일본에 이어 한국이 두 번째다. 이번 회의에서는 한국이 주도한 사물통신(IoT)과 ICT융합이 핵심 의제로 채택됐다. 한국이 제안한 10.2채널 오디오 기술이 ITU 국제표준으로 채택되기도 했다. 이재섭 KAIST IT 융합연구위원은 한국인 최초로 ITU 표준화총국장에 당선됐다.
⑨과학기술계, 문·이과 통합형 교육과정 개편 재논의 촉구
지난 7월 21일 과총을 비롯한 과학기술계 단체들은 문·이과 통합교육과정 개편 추진에 따른 과학기술계의 입장을 발표하는 기자회견을 열었다 [제공=한국과학기술단체총연합회]한국과학기술단체총연합회 등 과기계는 교육부가 지난 9월 24일 발표한 '문·이과 통합형 교육과정 총론'에 대한 재검토를 요구했다. 교육부가 내놓은 교육과정 개정안은 현재 초등학교 6학년 학생이 고등학교에 입학하는 2018학년도부터 문·이과 구분없이 ‘통합사회’와 ‘통합과학’을 배우도록 돼 있다. 과기계는 이 같은 개편안이 충분한 의견수렴 없이 진행되고 있다고 지적했다. 관계부처는 각론 개발에 과기계 인사와 현장 교원을 균형 있게 참여시킬 것으로 알려졌다.
⑩희토류 필요 없는 DCT모터 세계 최초 개발
희토류 프리 듀얼 클러치 변속장치용 모터 [제공=LG이노텍]LG이노텍이 세계 최초로 희토류를 쓰지 않는 차량용 듀얼클러치 변속기(DCT)용 모터를 개발했다. DCT용 모터는 듀얼 클러치 자동변속기가 차량 주행 상황에 따라 기어를 변경할 수 있도록 2개의 클러치를 움직여주는 핵심 구동 부품이다. 이 모터를 장착한 듀얼클러치 자동변속기는 일반 자동변속기 대비 약 12%, 수동변속기 대비 약 5% 연비가 개선된다. 연구팀은 자성이 강해 높은 구동력을 필요로 하는 차량 DCT 모터의 필수 소재로 여겨졌던 네오디뮴(Nd)·디스프로슘(Dy) 등의 희토류를 사용하지 않고 제품을 만들었다. 희토류는 매장량이 적고 중국이 전 세계 공급량의 90% 이상을 차지하고 있어 자원 무기화 우려가 큰 물질이다.
김한별 기자 idstar@joongang.co.kr