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“줄기세포 연구, 2005년 획기적 진전” 환자를 위한 맞춤형 대체 세포 제공될 날 맞이할 것… 난치병 치료의 새 장 열 날 머지않아 | ||||
과학기술이 삶의 양식까지도 바꿔놓는 세상이다. 컴퓨터 기술의 진보, 유전자 연구를 통한 생명에 대한 새로운 인식은 지난 반세기를 과학기술의 시대로 만들었다. 하루가 무섭게 발전하는 과학기술 가운데 2005년은 어떤 기술이 변화를 주도할까. 과학자들은 2005년 국내 과학기술계를 리드할 굵직한 과학기술로 ‘인간배아 줄기세포’ ‘초고속 무선 인터넷’ ‘탄소나노튜브’‘전자태그’ 등을 꼽았다. 2005년 한 해를 뜨겁게 달굴 핵심기술이 우리 눈앞에 펼쳐지고 있다. 유통의 틀을 뒤흔들 전자 꼬리표 RFID 2004년 IT 분야에서는 시공을 초월해 언제 어디에서나 자유롭게 네트워크에 상호 접속할 수 있는 ‘유비쿼터스 컴퓨팅(Ubiquitous Computing)’이 단연 화두였다. 유비쿼터스 컴퓨팅에서 가장 중요한 요소는 자동차, 냉장고, 안경, 시계, 스테레오 장비, 신발, 옷감 등을 비롯해서 열쇠나 컵, 책에까지 장착이 가능할 정도로 작은 컴퓨터이다. 2005년에는 상품에 바코드 대신 부착해 무인창고시스템과 자동계산시스템에 활용하는 꼬리표처럼 생긴 RFID(전자태그, Radio Frequency Identification) 시장이 전세계적으로 급성장할 전망이다. 국제조사기관인 가트너는 ‘2005년 10대 전략 기술’에 RFID를 꼽았다. 바코드의 뒤를 이을 것으로 예상되는 RFID의 기본적 역할은 바코드와 비슷하지만 바코드와는 비교할 수 없을 정도로 많은 일들을 해낸다. 제조업에 RFID를 도입하면 제조 공정의 모든 단계를 완벽하게 감시ㆍ관리하기 때문에 생산비용이 절감되고 불량률이 줄어들어 품질이 향상된다. 의류나 음식물에 RFID 태그가 부착되면 세탁기와 냉장고 등이 지능화된 기능을 수행한다. 의류의 옷감 상태에 대한 정보를 판독하여 의류 소재별로 가장 적절한 세탁 방식을 적용해 세탁을 하며, 음식물에 부착된 RFID 태그의 정보를 식별하여 냉장고의 적정온도를 스스로 조절할 수 있다. 바로 사물에 두뇌를 달아주는 격이다. 세계 최대의 유통기업인 미국 월마트는 2005년부터 자사의 물류 시스템에 RFID를 도입할 것이라고 발표했다. 영국의 테스코도 2005년부터 RFID를 실제 사업에 적용할 계획이다. RFID의 파급 효과는 유통 분야에서부터 가시화되어 2005년부터는 본격적인 성장기에 돌입할 수 있을 것으로 기대된다.
복제 배양기술, 실용화 길 연다 황우석 서울대 교수의 인간 배아복제가 세계적 과학저널 ‘사이언스’가 선정한 ‘2004년의 획기적 10대 연구성과’에 선정됐다. 한국인의 연구성과가 사이언스의 10대 연구성과에 선정되기는 이번이 처음. 황 교수는 여성자원자들로부터 추출한 난자와 난모세포를 융합시켜 최초의 복제인간배아를 탄생시켰으며 여기서 각종 불치병을 치료할 수 있을 것으로 기대되는 배아줄기세포를 추출, 배양하는 데 성공했다. 황 교수의 배아복제는 자신과 똑같은 사람을 만들기 위한 것이 아니라 치료용 줄기세포를 얻기 위함이다. 1997년 영국에서 복제양 돌리가 탄생한 이후 수백 마리의 포유류들이 세포핵이 제거된 난자에 체세포를 융합시켜 복제돼왔다. 그러나 인간을 포함한 영장류는 복제과정에서 세포분열에 필수적인 단백질이 손실돼 복제가 불가능하다는 것이 과학계의 정설이었다. 황우석 교수는 동물들에서나 가능한 것으로 생각되던 복제가 인간에서도 가능하다는 것을 과학적으로 처음 입증한 것. 2004년을 뜨겁게 달군 황 교수의 인간 배아복제 연구는 윤리적 논란이 제기되어 잠정 중단되었다가 재개됐다. 황 교수의 지난 연구는 동일한 여성의 세포와 난자를 이용한 결과여서 남성 또는 어린 여성, 폐경기 이후의 여성에 대한 적용 가능성이 확인되지 않은 상태였다. 특히 불치병 환자의 60% 이상인 남성과 노년층에 대해 복제 배양기술이 적용돼야 실용화의 길을 열 수 있기 때문에 앞으로의 연구는 이 방향에 역점을 둘 것이다. 난치병 치료의 열쇠인 줄기세포의 연구는 2005년 더욱 진전되어 곧 환자를 위한 맞춤형 대체 세포가 제공될 날을 맞이할 것이다. 차세대 디스플레이가 뜬다 볼록한 브라운관으로부터 시작된 디스플레이 역사를 획기적으로 바꿀 차세대 디스플레이 시대가 다가오고 있다. 손톱만한 디스플레이, 두께 1㎝의 초박형 TV, 두루마리 디스플레이 등이 소위 차세대 디스플레이의 전형적인 특장점이다. 대표 주자는 유기발광소자(EL), 전자종이, 플라스마디스플레이패널(PDP), 초박막트랜지스터액정표시장치(TFT-LCD) 등. 탄소나노튜브를 브라운관의 전자총으로 사용한 FED(전계방출디스플레이) TV도 만만찮은 도전자다. 이미 휴대전화의 외부 창에 사용되는 유기EL은 브라운관에 맞먹는 영상 혁명을 예고하고 있다. 스스로 발광하는 현상을 이용한 디스플레이 유기EL은 TFT-LCD에 비해 시야 각이 넓고 전력소모량이 적으며 동영상도 TV처럼 선명하게 나온다. 또한 응답속도가 1000배 이상 빠르다. 한국은 이미 전세계 디스플레이 산업의 30% 이상을 점유하고 있는 ‘디스플레이 강국’. LCD와 PDP는 2005년 세계 디스플레이 시장의 절반 이상을 차지하고 2007년에는 70% 이상 점유율을 보일 전망이다. 유기EL과 FED 등 차세대 디스플레이 분야에도 국내 업체들이 앞다퉈 진출하고 있다. 유기EL 시장은 파이오니아, 소니, LG전자, 삼성SDI 등 한국과 일본 회사들이 주도하고 있고, 유기EL 선두 기업으로 꼽히는 삼성SDI는 2005년 매출 9000억원, 세계 1위로 올라선다는 계획을 세웠다. 삼성SDI는 세계 최고 수준의 유기EL 증착기술을 보유하고 있다. 단백질 디자인으로 신약 개발 단백질의 3차원 구조 연구가 신약 개발의 혁명을 예고하고 있다. 질병 단백질의 3차원 구조 분석으로부터 새로운 신약 후보 물질들을 디자인하려는 것. 단백질은 독특한 3차원 구조를 통해 인체의 생명현상을 주관하는데, 이때 3차원 구조에 변형이 생기면 질병이 발생한다. 이 변형된 부위에 꼭 들어맞는 화합물을 개발하면 이는 곧 새로운 약물의 후보가 된다. 즉 자물쇠의 내부 구조를 훤히 들여다보면서 여기에 잘 맞는 열쇠 약물을 찾는 것과 같다. 최근의 성공사례들이 이 분야에서 주목받고 있다. 항암제 글리벡은 암 질환 단백질의 3차원 구조가 규명된 이후 질환 단백질에만 달라붙도록 하는 ‘선택성’을 높여 부작용을 크게 줄였다. 에이즈 치료약으로 개발된 프로테이즈 억제제 역시 에이즈 바이러스가 생존하는 데 필수적인 단백질의 3차원 구조가 밝혀진 뒤에야 본격 개발되기 시작했다. 신약 한 품목이 나오는 데 걸리는 평균 개발기간은 10년, 비용은 2000억원 정도가 든다. 개발에 성공할 확률은 불과 1만분의 1이다. 우리나라의 신약 1호는 1999년에 개발한 SK케미칼의 위암치료제 ‘선플라’. 10여년 걸친 어려운 과정을 끈질기게 이끌어와 마침내 ‘신약 1호’의 영광을 안았다. 신약 디자인 연구로 속속 밝혀지는 유전자와 단백질의 비밀은 신약개발 가능성을 점차 높이고 있다. IT혁명에 버금가는 신약 혁명이 가까운 미래에 실현될 것이며 2005년은 우리를 놀라게 할 신기능 약물 개발의 황금기를 예고하고 있다. ‘물 에어컨’이 상용화된다 세계 각국이 환경 친화적인 냉방시스템 개발에 나서고 있다. 프레온가스 냉매가 필요 없는 물로 작동하는 ‘물 에어컨’이 그것. 물 에어컨에는 기존 에어컨처럼 냉매를 압축하는 압축기나 건물 밖에 설치되는 실외기가 필요 없다. 미국의 경우 수퍼마켓 대형 냉장 진열대나 호텔 등의 건물용 에어컨에 이미 물 에어컨이 상용화되고 있다. 미국 정부는 2010년까지 물 에어컨이 전체 에어컨 시장의 35%를 점유할 수 있도록 지원 프로그램을 시행하고 있다. 우리나라는 2004년 한국과학기술연구원(KIST) 이대영 박사 연구팀이 물이 증발하면서 열을 빼앗는 원리를 응용해 물 에어컨을 개발했다. 이것은 새로운 개념의 가정용 에어컨의 출현을 예고한다. 물 에어컨의 원리는 습하고 더운 공기를 제습제를 이용해 건조시킨 뒤 물이 흐르는 그물망을 통과하도록 하는 것이 전부다. 그물망을 흐르는 물은 증발되면서 공기의 온도를 떨어뜨린다. 이 공기를 실내에 공급하면 그것이 곧 에어컨이다. 물 에어컨 내부는 물을 증발시킬 수 있는 장비와 선풍기 한 대가 들어 있는 정도의 간단한 구조이다. 전깃값 역시 선풍기 한두 대를 돌리는 정도밖에 들지 않아 물 에어컨이 냉방기 시장의 10%만 점유해도 우리나라의 전력 예비율을 1% 높일 수 있다. 가정용 물 에어컨은 현재 상품화가 진행되고 있어 2005년 말쯤이면 전자상가에서 만날 수 있을 것 같다. 2Mbps 속도 무선 인터넷 구축 정보통신부는 2005년까지 언제 어디서나 2Mbps의 속도로 인터넷에 접속할 수 있는 최첨단 무선 인프라를 구축키로 했다. 특히 휴대인터넷단말기, 초고속 무선모뎀, 고효율 2차전지, 휴대 고밀도 저장장치 등을 주요 목표로 선정하여 브랜드 개발에 주력키로 하고, 4세대 이동통신 도입에 대비하여 주파수의 효율적 이용방안을 강구할 방침이다. 초고속 무선 인터넷의 세계에서는 거리, 자동차, 바닷가 휴양지 등 공간의 장벽이 사라진다. 지하철에서 휴대전화로 TV나 영화를 보고, 생생한 현장 사진을 디지털카메라로 찍어 바로 신문사에 보낸다. 외국에 있는 제휴사 직원과 화상 전화를 걸어 사업을 논의하고, 열대 밀림에서 전자도서관에 접속해 새로 발견한 식물을 조사한다. 이를 뒷받침해 줄 기술도 개발되었다. 2004년 한국전자통신연구원(ETRI)과 삼성전자가 세계 최초로 개발한 CDMA(코드분할다중접속) 기술로 불리는 휴대인터넷 ‘와이브로’이다. 와이브로는 초고속인터넷 및 무선랜의 이동성을 보완해 이동 중에도 높은 전송속도로 끊김 없는 무선인터넷 접속이 가능한 4세대 이동통신. ETRI는 2005년 말 와이브로 제품이 상용화되면 시속 60㎞로 달리면서도 2Mbps 이상 속도로 데이터를 대량 전송할 수 있게 된다고 한다. 세계 각국이 핵심기술 확보를 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있는 가운데 한국이 가장 먼저 핵심기술을 개발함에 따라 CDMA 세계 최초 상용화에 이은 또 하나의 신화창조가 될 것으로 기대를 모으고 있다. 우주로켓 독자 발사 2003년 8월 8일 오후 3시 전남 고흥군 봉래면 예내리 하반마을에서는 우리 손으로 인공위성을 우주로 쏘아올릴 수 있는 우주센터 기공식이 열렸다. 이제 우주를 향해 우리의 ‘촉수’를 뻗을 수 있는 토대가 생긴 셈이다. 이 우주센터는 2005년 말에 완공될 예정. 일단 우주센터에는 2개의 발사대가 설치된다. 과학기술위성(100㎏급)을 쏘아올릴 수 있는 발사대는 우주센터 완공과 동시에 가동되고, 다목적 위성(1t급) 발사대는 2010년쯤 설치된다. 정부는 이 발사대에서 2015년까지 9기의 위성을 발사할 계획이다. 2005년 우주센터 완공과 동시에 과학기술부는 과학위성2호를 국산 위성발사체에 실어 쏘아올린다. 과학기술부와 한국항공우주연구원은 우주센터 완공과 동시에 쏘아올릴 첫 국산 위성발사체(KSLV-I)를 개발 중이다. 이 발사체는 길이 32m, 무게 130t의 큰 로켓으로 과학위성2호를 고도 700㎞ 궤도에 올린다. 우주센터가 완공되면 우리나라는 세계에서 13번째로 위성발사장을 보유한 국가가 된다. 현재 전세계의 우주발사장은 27곳. 미국이 케네디 우주센터를 비롯해 10개나 되는 발사장을 갖고 있고 중국은 3곳, 일본은 2곳에 발사장이 있다. 명실상부한 우주개발의 주역이 되기 위해선 위성뿐만 아니라 위성체를 탑재한 로켓, 로켓을 쏠 수 있는 발사대 등 3박자를 모두 갖출 때만이 가능하다. 우주센터가 문을 열면 한국은 위성ㆍ발사체ㆍ발사장이라는 항공우주 기술 3박자를 갖추게 된다. 말 그대로 자력으로 국산 위성을 국산 발사체에 실어 우리 땅에서 쏘아올릴 수 있게 되는 것이다. 로봇과 인간이 더욱 친숙해진다
최근 한화종합화학과 마이크로로보트는 공동으로 바코드 인식 방식의 청소로봇 ‘라르고’를 세계에서 처음으로 선보였다. 가정의 바닥재에 잉크로 인쇄된 특수 바코드를 읽어 자신의 위치와 움직일 장소를 확인한 뒤 장애물을 비켜가며 청소하는 이 로봇은, 바코드를 활용한 로봇자율항법 이동기술(2차원 네비게이션)로 움직이는 첨단 로봇기술의 집합체다. 로봇 과학자들은 이러한 기술을 토대로 2005년에는 로봇산업 중 가정용 다기능 로봇이 더욱 성장할 것이라고 전망한다. 로봇 자체가 인간의 생활 속으로 들어오는 데에는 다소 시간이 걸리겠지만 로봇산업의 부가가치 비율은 무려 50%대에 이르러 2005년의 세계 시장 규모는 1500억달러에 달할 것이다. 우리 정부는 2002년 300억원에 불과했던 국내 서비스 로봇 시장이 2005년에는 700억원대로 성장할 것으로 내다보고 있다. 하이브리드차 시동 건다
2005년에는 휘발유를 사용하는 내연기관 자동차에서 전기자동차, 수소연료전지차로 가는 중간 단계의 차량 ‘하이브리드차’가 실용화될 것 같다. 혼합, 복합이라는 의미의 하이브리드차(hybrid Car)는 전기와 휘발유 모두를 사용함으로써 유해 배기가스를 줄이고 연비를 높인 친환경차. 이미 도요타와 혼다 등 일본 업체를 비롯해 연료전지차 개발에 집중했던 미국 자동차 업체들도 하이브리드차 상용화에 본격 나서고 있다. 특히 도요타의 첫 모델인 프리우스는 2004년 13만대, 2005년 30만대 판매 목표를 잡고 있다. 우리나라에서는 2004년 10월 현대자동차가 하이브리드차 ‘클릭’ 50대를 환경부에 업무용 차량으로 납품해 현재 시범 운행에 들어갔다. 또한 2005년 11월까지 추가적으로 350대의 하이브리드 차량을 공공기관에 공급한다는 계획을 갖고 있어서 2005년 말경에는 서울의 출근길에서도 하이브리드차를 드문드문 볼 수 있을 것 같다. 정부는 앞으로 하이브리드차에 7년간 1280억원, 연료전지차에 10년간 2890억원을 투자한다는 계획이다. 탄소나노튜브 생활 속으로 2004년 12월, 세계에서 굵기가 제일 가는 탄소나노튜브를 저렴하게 생산할 수 있는 기술을 국내(삼성종합기술원 박완준 박사 연구팀)에서 처음으로 개발해 2004년 마지막 달의 과학 뉴스를 장식했다. 기존의 고온ㆍ고압 장비 없이 상온에서 간편하게 탄소나노튜브를 합성할 수 있어서 생산단가를 현저히 낮출 수 있다. 13년 전 탄소나노튜브가 처음 개발된 이래 탄소나노튜브는 나노테크놀로지의 총아였다. 아주 작은 관 모양의 분자들이 강철보다 더 강하면서도, 유연하고, 전도성까지 있어 화학 센서부터 나노스케일의 컴퓨터 회로에까지 쓰이지 않는 곳이 없을 정도여서 이른바 과학 분야의 ‘만병통치 소재’로 꼽힌다. 하지만 금보다 30배 가량 비싼 가격 때문에 그간 탄소나노튜브의 경제성은 떨어졌다. 세계의 과학기술계는 인공장기, 지능형 로봇 등과 함께 탄소나노튜브를 ‘미래를 바꿀 10대 신기술’로 선정, 기술개발에 전력을 쏟고 있다. 나노기술을 국가적 연구과제로 채택하여 대대적인 기술 육성에 발벗고 나선 것. 탄소나노튜브의 원천기술을 확보한 미국, 일본 등은 양산기술 개발에 주력하는 반면 우리나라는 이 소재를 활용하는 응용기술 개발에 힘쏟고 있다. 다행히도 이중 첨단 산업인 나노바이오 분야에서의 개발은 미국과 한국이 주도하고 있다. 2005년은 우리의 상온에서의 합성기술이 토대가 되어 특히 탄소반도체에 대한 기술이 국제 산업계를 이끌어갈 핵심기술로 부상하여 생활 속까지 파고들 전망이다. ◆ 2005 국내외 과학기술계의 신상품들 1 바코드 대신 상품에 부착, 무인창고·자동계산시스템에 활용하는 전자태그 부상 /김형자 과학칼럼니스트 |