“나노로봇 조종해 암세포만 제거… 노벨상 산실 獨-英 연구기관과 협력”

기초과학연구원, 공동연구 잇따라
獨 막스플랑크 센터인 ‘연세 IBS’
적혈구 50분의 1 크기 로봇 개발… 장비-인력 공유하며 나노의학 연구
英 케임브리지대 IBS 파트너랩… 차세대 양자소자-제어기술 협력

한국이 독일 막스플랑크 연구회와 영국 케임브리지대 등 세계 유수의 연구기관과 손잡고 글로벌 과학 협력에 속도를 낸다. 기초부터 첨단까지 전방위 연구 협력을 확대해 ‘최고 수준 기초과학’ 연구 성과 도전에 나선다는 것이다.

지난달 28일 연세대 IBS관에서 열린 ‘막스플랑크-연세 IBS 센터 개소식’에서 주요 참석자들이 기념사진을 촬영하고 있다. 과학기술정보통신부 제공 

기초과학연구원(IBS)은 31일 케임브리지대와 함께 국제공동연구 추진을 위한 ‘IBS 글로벌 파트너랩(Global Partner Lab)’을 운영하기로 하고 케임브리지대 내에 현지 협력연구실을 설치했다. IBS 글로벌 파트너랩은 세계적 기초과학 연구기관 내에 IBS의 위성 연구실 성격의 현지 연구실을 설치·운영하는 사업으로 IBS의 기초과학 국제협력 강화를 위해 올해 처음 시작됐다. 이보다 앞선 지난달 28일 IBS는 서울 연세대 IBS관에 독일 막스플랑크 연구회(MPG)와 연세대, IBS의 공동 연구센터인 ‘막스플랑크-연세 IBS 나노의학 센터(연세 IBS 센터)’를 개소하기도 했다.

● 자기장으로 몸 밖에서 몸속 암세포 제어 목표

‘노벨상의 산실’로 불리는 케임브리지대와 막스플랑크 연구회는 세계 과학 연구의 최전선에 선 기관이다. 케임브리지대는 역대 125명의 노벨상 수상자를, 막스플랑크 연구회는 39명의 노벨상 수상자를 배출했다. 막스플랑크 연구회는 연구를 수행하는 독일 내 막스플랑크 연구소(MPI)뿐 아니라 미국, 이탈리아, 룩셈부르크, 네덜란드 등 해외 4개국에 해외 연구소를 운영하고 글로벌 11개국 내 18개의 인터내셔널 막스플랑크 센터를 선정하고 지원한다.

연세 IBS 센터가 바로 인터내셔널 막스플랑크 센터로 일본에 이어 아시아에 설치된 두 번째 센터다. 막스플랑크 연구회가 한국을 세계 정상급 과학 파트너로 인정했다는 의미다. 연세 IBS 센터는 몸속 깊은 조직(심부조직)이나 세포를 비절개, 비삽입 등 비침습적으로 정밀 제어할 수 있는 차세대 나노의학 원천기술 개발이 목표다. 요아킴 스파츠 MPI 의학연구소장과 천진우 IBS 나노의학연구단장(연세대 화학과 교수)이 공동센터장을 맡는다. MPI 의학연구소와 MPI 행동신경생물학연구소, IBS 나노의학연구단이 공동으로 센터를 운영하고 연세의료원이 임상 적용 등으로 연구에 협력할 예정이다.

IBS는 연세 IBS 센터와 IBS 글로벌 파트너랩을 설치하기 위해 지난해부터 적극적으로 나섰다. 기관 차원의 지속 가능한 국제공동연구를 늘려야 한다고 판단하고 최고 수준의 국제공동연구 성과를 낼 수 있는 연구단을 선정하고 협력을 기획했다. IBS는 패트릭 크레이머 막스플랑크 연구회장이 지난해 한국을 처음 방문했을 때 연세대와 ‘글로벌 과학리더 포럼’을 열고 IBS 나노의학 연구단을 자세히 소개했다. 이때 센터 유치 의사를 크레이머 회장과 공유했다. 이후 IBS 나노의학 연구단과 MPI 의학연구소와 MPI 행동신경생물학연구소는 한국과 독일에서 각각 워크숍을 개최하며 연구 협력을 이어 갔다.

천 단장은 “지난해 11월 막스플랑크 연구회가 아시아를 대상으로 진행한 인터내셔널 막스플랑크 센터 공모에 IBS가 지원했고 올해 4월 최종 선정된 것”이라며 “역대 가장 빠른 속도로 센터가 설립됐다”고 말했다. 이어 천 단장은 “막스플랑크 연구회가 IBS 나노의학 연구단이 나노로봇 분야에서 세계 최고 수준이라고 인정하고 센터 유치에 적극적으로 협력했다”고 말했다.

천 단장은 지난해 세계 최초로 적혈구 50분의 1 크기의 나노로봇을 개발하는 등 이 분야에서 독보적 기술력을 갖고 있다. 천 단장은 “뇌질환, 암 등을 약물 투여나 절개 없이 나노 수준으로, 비침습적으로 치료할 수 있는 기술을 확보하는 것은 현대 과학의 최대 난제다”라며 “연세 IBS 센터는 한국과 독일 연구자가 장비, 인력, 공간을 공유하며 상시 협업하는 구조로 난제를 해결하는 연구를 할 것”이라고 설명했다.

천 단장은 “자기장 자극으로 나노로봇을 움직여 정상세포까지 공격하는 기존 항암치료 한계를 넘어 특정 세포만 선택적으로 타기팅해 치료하는 기술을 개발할 계획”이라고 했다. 또 ‘피지컬 AI’의 개념을 적용해 나노로봇에 학습·제어 기능을 부여하는 연구를 진행할 계획이다. 피지컬 AI란 단순 데이터 처리에서 나아가 물리적으로 AI가 사람이 할 수 있는 일을 대신해주는 개념을 말한다.

MPI와 IBS 연구원 200여 명은 양국을 오가면서 공동연구를 진행할 계획이다. MPI 연구자 15명 내외는 연세 IBS 센터에 상근한다. 천 단장은 “2, 3년 내 상근 연구원을 20∼30명 규모로 확대하겠다”고 밝혔다.

● ‘노벨상 산실’ 세계적 연구기관과 파트너십

지난달 25일(현지 시간) 영국 케임브리지에 있는 케임브리지대 그래핀센터에서 IBS 글로벌 파트너랩의 주요 연구진이 공동 연구 방향에 대해 논의하고 있다. IBS 제공

케임브리지대 IBS 글로벌 파트너랩은 IBS 이차원양자헤테로구조체 연구단이 케임브리지대 캐번디시 연구소, 케임브리지 그래핀센터, 케임브리지 헨리 로이스 연구소와 함께 연구하는 공간이다. 이차원양자헤테로구조체는 초박막의 2차원 물질을 서로 다른 성질의 재료로 겹겹이 쌓아 만든 양자 구조체로 차세대 반도체, 양자컴퓨팅 등에 쓰이는 새로운 전자소자·광자소자·양자소자로 활용된다.

IBS 이차원양자헤테로구조체 연구단은 2차원 양자 소재와 헤테로구조체 성장 기술에, 케임브리지대는 양자 센싱 기술과 양자컴퓨터의 기본 단위인 ‘큐비트’의 상태를 읽는 기술인 ‘정밀 큐비트 측정 제어 기술’에 강점이 있다. 2023년 케임브리지대 교수가 IBS 이차원양자헤테로구조체 연구단장 선정 평가를 위해 찾았다가 연구 수준에 놀라워하며 먼저 연구협력을 제안한 것으로 알려졌다.

노도영 IBS 원장은 “IBS가 세계적 수준의 연구 역량을 보유한 케임브리지대와 시너지를 내 기초과학 발전과 미래 연구리더 육성에 기여할 수 있을 것이다”라고 말했다.



이채린 동아사이언스 기자 rini113@donga.com