국내 과학자 중 최초로 미국의 빌 앤드 멀린다 게이츠재단(빌 게이츠재단)으로부터 말라리아 진단기술 연구 지원을 받은 바 있는 권오석 박사(한국생명공학연구원 선임연구원)가 최근 ‘휴대용 전자코’ 개발에 성공, 생활·의학 분야에서 새로운 발전이 기대되고 있다. 권 박사는 전자코 개발뿐만 아니라 과수콜레라로 불리는‘과수화상병’을 빠르게 발견하고 진단할 수 있는 첨단 나노 센서를 연구ㆍ개발 중이다. 이러한 공로를 인정받아 발명의날 시상식에서 산업부장관상을 수상하기도 했다. 권 박사는 서울대 화학생물공학부에서 박사학위를 받고 미국 MIT공대 화학과, 예일대 환경공학과 박사후연구원을 거친 후 현재 한국생명공학연구원 감염병연구센터에 재직 중이다. 권 박사로부터 주요 연구 성과와 청색기술의 미래에 대해 들어봤다.
Q. 휴대용 전자코의 개발로 어떤 부분을 기대할 수 있나
A. 휴대용 전자코는 육류의 부패도를 미리 측정함으로써 식품산업에 크게 기여할 것으로 기대되고 있다. 지금 까지는 육류의 신선도를 확인하기 위해 주로 관능검사나 생물학적·화학적 검사가 활용되고 있으나, 이 방식은 객관성이 떨어지거나 시간이 오래 걸리는 등 육류의 변질 을 판단하기에는 어려움이 있다. 특히 먹거리의 가치가 훼손되는 문제가 있다.
휴대용 전자코는 육류가 부패하면서 발생하는‘카다베린(시체 썩는 냄새)’을 검출하는 방식이며, 그래핀 트랜지스터와 카다베린 후각 수용체(단백질)가 결합된 반도 체 키트를 이용해 검출된다. 카다베린과 푸트레신에 반응하는 화합물 2종을 새롭게 합성하고, 이를 바이오나노 센서에 적용하여 극미량의 생체아민만으로도 육류의 신선도를 측정할 수 있다. 특히, 유심 교체형으로 전자 코 를 설계하여 센서 교체가 쉽게 소형배터리를 사용하여 휴대성을 높였다. 사용 범위는 생활화학제품용 검출기, 헬스케어(암) 검출기, 헬스케어(감염병) 검출기 등이며, 국내 대기업에 기술이전이 완료돼 내년 중 상품화 될 것으로 보인다.
Q.마약 성범죄를 예방할 수 있는 기술을 개발 중이다. 어떤 원리이고 어떻게 사용되나
A.이와 함께 권 박사는 GHB에 반응하면 색이 변하는 겔(gel)을 개발, 마약 성범죄를 예방할 수 있는 길을 열었다. 권 박사가 개발한 마약센서는 화학물로, 물뽕(GHB)와 만나면 노란색에서 붉은 주황색으로 변함으로써 주류 에 마약이 포함되었는지 확인이 가능하다. 이는 물뽕 분자 구조와 색변환 화합물의 분자구조 간 수소결합에 의한 것으로, 최근 클럽 등에서 성폭력 마약(물뽕)으로 인해 발생하는 성범죄 예방이 가능할 것으로 기대되고 있다. 실생활에서 핸드폰 표면, 파우치 표면, 손등 등 다양한 물건에 코팅을 통해 활용이 가능하며, 2024년 출시 목적으로 한 중소기업과 개발 중이다.
Q. 농가에 치명적인 과수화상병은 어떤 원리로 예방 가능한가
A. 또한,‘과수화상병’을 신속하게 진단할 수 있는 첨단 나노센서를 연구·개발 중이다. 과수화상병에 걸린 배나무나 사과나무는 특이한 가스를 발생시키는데, 특이 가스를 검출함으로써 과수화상병을 신속하게 진단할 수 있다. 이는 특이 가스와 센서가 서로 특이적 결합을 하는 원리이며, 이로 인해 우리나라 과수화상병 전염을 막을 수 있다. 이는 벌이 더듬이로 냄새를 맡는 수용체를 분석하여 과수화상병을 빠르게 감별하는 방법을 반도체센서로 구현하는 것을 목표로 한다.
Q. 바이오와 청색기술의 연관성은 무엇인가
A.사람, 동물, 곤충에는 특이한 기능을 가지는 단백질 등 바이오 소재가 많이 있는데, 이를 잘 활용한다면 진단·검사·모니터링 등에 활용될 수 있어 청색기술 기반 신산업을 창출할 수 있을 것이다.
Q.청색기술이 발전하기 위한 조건과 청색기술의 미래는 무엇인가
A.청색기술이 발전하기 위해서는 반드시 법적인 제재가 해제돼야 한다. 생명과학 기반의 청색기술은 개인 정보 및 연구윤리 관련해서 법적 제재가 해결돼야 하고, 원천 기술-산업화를 이어주는 Bridge 기술 개발이 필요하다. 특히 청색기술은 미래에 다가올 재앙이나 기술적 한계를 극복하는데 반드시 필요한 기술이며, 따라서 청색기술의 꾸준한 발전은 반드시 과학 기술의 한계를 극복하 고 밝은 미래를 위해서 필요하다.
Q. 박사님의 목표는
A. 인류에게 도움이 되는 생명공학 기반의 청색기술 개발이 일차적인 목표다. 특히, 바이오 전자코를 개발함으로써, 바이러스 조기 검사기, 향기 나는 TV 등을 개발하여 신산업을 창출하고 싶다.
Q.한국생명공학연구원에 대해 간략하게 소개한다면
A.한국생명공학연구원은 우리나라의 유일한 바이오 과학 및 공학 출연연구기관으로, 바이오 와 관련된 전 분야를 아우르고 있다. 특히, COVID19 등 국가적 재난을 극복하는데 앞장서고, 노화 방지를 통한 인간 수명 연장 등 다양한 바이오 기술을 개발하는 국가 출연연구 기관이다.
