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[KBSI] 과학기술의 뿌리 기초과학의 상황은? | 매일경제TV 경세제민 촉 - 양성광 한국기초과학지원연구원장 편

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 1988년 설립된 이래 대한민국 기초과학의 뿌리를 지탱해 온 핵심 연구 기관입니다. 과거 개별 대학이나 기관이 고가의 연구 시설·장비를 직접 구입하기 어려웠던 시절, 이를 공동으로 활용하자는 취지에서 시작되었습니다. 이후 36년간의 성장을 거쳐 현재는 단순한 장비 지원을 넘어 독자적인 분석연구와 국가 핵심 연구 시설·장비의 총괄 관리를 담당하는 국가적 연구 거점으로 거듭났습니다. 대학이나 기업이 도전하기 힘든 기초 원천 분야의 지식을 창출하고 확산함으로써 우리나라 산업 발전에 기여하고 있습니다. 현대 과학에서 첨단 연구 시설·장비의 보유는 곧 국가 경쟁력과 직결됩니다. 연구 개발은 가설을 세우는 이론적 측면과 이를 검증하는 실험적 측면으로 나뉘는데, 최근에는 고도화된 연구 시설·장비를 통한 검증의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 축구장 속 공 하나 크기에 불과한 원자핵부터 100억 광년이 넘는 먼 우주까지, 아주 작은 세계와 거대한 세계를 탐구하기 위해서는 한 국가의 역량을 넘어서는 최첨단 시설이 필수적입니다. 이러한 인프라를 전 세계 과학자들이 공동으로 활용하며 성과를 내는 것이 현대 기초과학의 보편적인 흐름입니다. 분석과학은 연구 시설·장비를 활용하여 물질의 구조와 반응을 정밀하게 관측하고 그 기법을 발전시키는 학문입니다. 예를 들어, 전자의 움직임을 포착하기 위해서는 1초를 백경 단위로 쪼갠 아토초 수준의 정밀도가 필요합니다. 원자 크기에 해당하는 0.1 나노미터급의 분해능을 갖춘 연구 시설·장비가 있어야만 반도체나 미세물질을 자유자재로 조절할 수 있기 때문입니다. 이처럼 연구 시설·장비 구축과 운영에는 막대한 비용과 전문 인력이 소요되므로, 국가 차원의 지속적인 인프라 지원은 과학 기술 발전을 위한 필수적인 투자라 할 수 있습니다. KBSI는 미래를 대비하여 지역별로 흩어진 연구 자원을 통합하고 특성화하는 플랫폼 구축에 집중하고 있습니다. 특히 오창에 구축 중인 다목적 방사광가속기는 1조 원 이상의 예산이 투입되는 거대 시설로, 이를 중심으로 전국의 연구 시설·장비들을 연결하여 세계적인 연구자들이 모여드는 허브를 만들 계획입니다. 2026년까지 송도에 바이오메디컬 연구소를 건립하고 오창을 분석과학의 중심지로 육성함으로써, 연구소가 하나의 거대한 플레이그라운드가 되어 초격차 기술을 개발할 수 있는 환경을 조성하고자 합니다. 과학 기술의 발전 속도가 가속화됨에 따라 국제 협력과 과학의 대중화 역시 중요한 과제로 떠오르고 있습니다. 기관 대 기관의 전략적 협력을 통해 해외 우수 연구진과 교류하는 한편, 제도적 보완을 통해 연구자들이 마음껏 해외를 오가며 연구할 수 있는 환경을 마련해야 합니다. 또한 주니어 닥터와 같은 프로그램을 통해 자라나는 세대에게 과학에 대한 호기심을 심어주는 것은 미래 인재 확보를 위해 매우 중요합니다. 대중이 과학 기술을 친숙하게 느끼고 활용할 수 있을 때, 진정한 의미의 과학 강국으로 도약할 수 있을 것입니다.

[KBSI] 과학기술의 뿌리 기초과학의 상황은?  | 매일경제TV 경세제민 촉 - 양성광 한국기초과학지원연구원장 편
한국기초과학지원연구원
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그런데 우리나라는 왜 아직, 노벨상이 없을까ㅣ과학쿠키xKBSI

노벨상은 인류 문명과 번영에 기여한 학문적 공로를 기리는 과학 분야 최고의 영예입니다. 알프레드 노벨은 자신의 발명이 전쟁의 도구로 쓰이는 것을 한탄하며, 과학이 인류를 위한 유익한 지식이 되기를 바라는 마음으로 이 상을 제정했습니다. 과학 연구에서 가장 기초적이면서도 중요한 활동은 분석입니다. 자연 현상을 이해하려는 노력이 과학이라면, 분석은 관찰을 통해 데이터를 합리적으로 해석하는 과정입니다. 이는 요리에 비유하자면 좋은 식재료를 모으고 분류하는 일과 같으며, 새로운 연구를 위해서는 분석 장비의 발전이 필수적입니다. 인류 최초의 노벨상 수상자인 빌헬름 뢴트겐의 X선 발견은 분석 장비의 혁신이 가져오는 파급력을 잘 보여줍니다. 그는 미지의 광선을 발견하여 아내의 손을 촬영했고, 이는 단순한 호기심을 넘어 의료 현장의 혁명을 일으켰습니다. 오늘날 X선은 정형외과 영상 촬영이나 공항 수하물 검사에 널리 쓰이며, 과학적으로는 결정 구조를 파악하거나 양자역학적 현상을 증명하는 데 사용됩니다. 이처럼 관측과 분석을 위한 장비의 발달은 기초과학을 넘어 우리 삶의 안전과 건강을 지키는 실질적인 토대가 되었습니다. 노벨상은 세계 최초로 획기적인 발견을 하거나 인류의 삶에 지대한 영향을 준 사례에 수여되는데, 이러한 성과는 독창적인 연구 장비와 밀접한 관련이 있습니다. 새로운 요리를 위해 훌륭한 주방 기구가 필요하듯, 독보적인 과학 기술 국가로 거듭나기 위해서는 실험 도구를 스스로 만들고 개선하는 능력이 무엇보다 중요합니다. 우리보다 앞서 과학 문명을 확립한 국가들이 장비 개발 능력을 바탕으로 세계적인 패권을 쥐게 된 점은 시사하는 바가 매우 큽니다. 현대의 전기 문명을 가능케 한 나노기술은 나노 세계를 들여다볼 수 있는 능력이 있었기에 존재할 수 있었습니다. 하지만 현재 대부분의 나노 관측 장비는 고가의 외산 장비에 의존하고 있는 실정입니다. 장비를 구입할 때뿐만 아니라 유지 보수에도 막대한 비용이 소요되어, 실제 연구에 투입되어야 할 자본이 장비 관리에 소모되는 안타까운 상황이 발생하곤 합니다. 따라서 우리만의 기술로 현미경과 같은 정밀 분석 장비를 개발하는 것은 연구 효율을 높이고 기술 주권을 지키기 위해 반드시 해결해야 할 과제입니다. 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 이러한 한계를 극복하기 위해 국산 투과전자현미경(TEM) 개발에 성공하며 기술 자립의 길을 열어가고 있습니다. 또한 세계 최초로 개발된 공초점 열반사 현미경은 온도 변화에 따른 레이저 반사율을 이용해 마이크로 스케일의 열 분포를 관찰할 수 있는 혁신적인 장비입니다. 최근 반도체 소자가 소형화되고 고속화되면서 발생하는 발열 문제는 성능과 수명에 직결되는 중요한 이슈입니다. 우리 기술로 개발한 현미경은 이러한 산업계의 난제를 해결하고 차세대 디스플레이 분야를 선도하는 원동력이 됩니다. 물질의 질량을 측정하는 질량분석 기술 역시 J.J. 톰슨의 음극선 실험에서 시작된 유서 깊은 분야입니다. 국내 연구진은 시료를 파괴하지 않고도 분자 구조를 분석할 수 있는 클러스터 이온 빔 기술을 통해 바이오 샘플과 OLED 소재 분석의 지평을 넓히고 있습니다. 특히 복잡한 세포 내부의 단백질 분포를 확인하거나 디스플레이의 수명 저하 원인을 파악하는 일은 기존 장비로는 한계가 있었습니다. 비행시간형 질량분석기(TOF)의 정밀도를 높여 미지의 영역을 분석하려는 노력은 기초과학의 토대를 더욱 단단하게 다지는 작업입니다. 과거 우리나라는 주요 부품과 장비를 수입에 의존하는 소위 '가마우지 경제 구조'로 인해 외부 환경 변화에 취약한 모습을 보였습니다. 하지만 최근의 무역 규제를 극복하는 과정에서 우리는 독자적인 분석 장비와 원천 기술 확보가 얼마나 중요한지 다시금 깨달았습니다. 노벨상 수상을 목표로 삼기보다, 연구자들이 창의성을 마음껏 발휘할 수 있는 독자적인 연구 인프라를 구축하는 것이 우선입니다. 우리 고유의 기술로 완성된 연구 장비들이 하나둘 늘어날 때, 대한민국은 진정한 과학 기술 독립을 이루고 인류의 지식 확장에도 기여할 수 있을 것입니다.

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2021 연구장비산업 페스티벌

현대 과학기술의 발전과 원천기술 확보를 위해 연구장비산업의 중요성이 나날이 커지고 있습니다. 정부의 R&D 예산은 지난 10년간 두 배 가까이 증가하며 양적 성장을 이루었으나, 핵심 연구장비의 대외 의존도는 여전히 높은 실정입니다. 이에 정부는 '연구장비산업 혁신 성장 전략'을 수립하고 관련 법령을 정비하며 독자적인 생태계 조성을 추진하고 있습니다. 이는 단순한 장비 도입을 넘어 국내 기업의 기술력을 강화하고 중소기업 중심의 산업 구조를 체계적으로 육성하여 국가 과학기술 경쟁력의 토대를 마련하려는 의지를 담고 있습니다. 지속 가능한 연구장비 생태계를 위해서는 전문인력의 양성이 무엇보다 중요합니다. 우리나라는 연구장비의 증가 속도에 비해 이를 운용하고 관리할 전담 인력이 부족하여 장비 방치나 관리 소홀의 문제를 겪어왔습니다. 이를 해결하기 위해 이공계 전공자를 대상으로 장비 운영, 유지보수, 하드웨어 및 소프트웨어 개발 등 6개 전문 과정을 운영하고 있습니다. 이러한 현장 맞춤형 교육은 높은 취업률로 이어지며, 청년 과학기술인들에게는 새로운 기회를 제공하고 산업계에는 숙련된 인력을 공급하는 선순환 구조를 만들어내고 있습니다. 최근의 연구장비 기술은 미세 가공과 분석의 한계를 극복하는 방향으로 진화하고 있습니다. 특히 펨토초 레이저와 집속 이온 빔(FIB)을 결합한 기술은 기존에 수일이 걸리던 샘플 전처리 과정을 단 몇 분으로 단축시켰습니다. 마이크로미터 단위에 머물렀던 가공 범위를 밀리미터 단위까지 확장하면서도 나노 수준의 정밀도를 유지할 수 있게 된 것입니다. 또한 2차원적인 평면 정보에 국한되지 않고 시료 내부의 3차원 볼륨 정보를 획득하는 나노 토모그래피 기술은 재료 과학 연구의 새로운 지평을 열며 정밀한 데이터 분석을 가능하게 합니다. 생명과학과 화학 분야에서는 고해상도 분석 장비인 NMR과 질량분석기가 핵심적인 역할을 수행합니다. 차세대 단백질 구조 연구인 프로테오믹스와 표현체 분석인 피노믹스는 인류의 질병 치료와 생명 현상 이해를 위한 필수적인 영역입니다. 특히 아시아 최초로 국내에 도입될 예정인 1.2GHz 초고해상도 NMR 장비는 기존에 도달하지 못했던 정밀한 분석을 가능하게 할 것입니다. 이러한 첨단 분석 솔루션은 식품의 진위 판별부터 외계 생물체 연구에 이르기까지 폭폭하게 활용되며 우리 삶의 질을 높이고 과학적 난제를 해결하는 데 기여하고 있습니다. 원자현미경(AFM)은 시각을 넘어 촉각을 극대화한 기술로, 나노 세계의 3차원 형상뿐만 아니라 전기적, 자기적 성질까지 측정할 수 있는 혁신적인 도구입니다. 특히 반도체 공정이 미세화됨에 따라 기존 전자현미경의 한계를 넘어서는 정밀 계측이 요구되면서 원자현미경의 중요성은 더욱 부각되고 있습니다. 이제는 인공지능 기술이 접목되어 숙련도와 관계없이 버튼 하나로 자동 측정이 가능한 수준에 도달했습니다. 세계 시장을 선도하는 국내 원자현미경 기술은 글로벌 반도체 기업들의 공정 관리에 필수적인 솔루션으로 자리 잡았습니다. 살아있는 세포를 염색이나 전처리 없이 3차원으로 관찰하는 홀로토모그래피 기술은 바이오 연구의 패러다임을 바꾸고 있습니다. 세포 내부 물질의 굴절률을 측정하여 엑스레이 CT처럼 내부 구조를 시각화함으로써, 면역 세포의 암세포 공격 과정 등을 실시간으로 정밀하게 분석할 수 있습니다. 여기에 인공지능 기반의 자동 분석 기능이 더해져 방대한 영상 데이터에서 유의미한 수치를 빠르게 추출해냅니다. 이러한 기술은 질병 진단, 항생제 내성 테스트, 그리고 바이오 의약품 생산 공정의 수율 관리 등 의료와 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 확장되고 있습니다. 국산 연구장비의 신뢰도 향상과 활용 확산은 국가 기술 자립을 위한 필수적인 과제입니다. 외산 장비에 대한 의존도가 높았던 과거에서 벗어나, 이제는 우리 기술로 만든 장비들이 국제 학술지에 인용되고 글로벌 시장에서 그 우수성을 인정받고 있습니다. 연구 현장에서 국산 장비를 적극적으로 활용하고 그 성과를 공유하는 문화가 정착된다면, 우리나라는 연구장비 수입국에서 선도국으로 도약할 수 있을 것입니다. 정부와 기업, 연구기관이 유기적으로 협력하는 생태계의 성장은 대한민국 과학기술의 미래를 밝히는 든든한 등불이 될 것입니다.

2021 연구장비산업 페스티벌
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2021 연구장비산업 페스티벌_엔지니어 인포

우리나라의 연구장비 보유 현황은 매년 꾸준히 증가하고 있지만, 이를 전담하여 운용하고 관리할 전문인력은 여전히 부족한 실정입니다. 이러한 인력 공백은 고가의 연구장비가 방치되거나 관리가 소홀해지는 문제로 이어지며, 국가 과학기술 경쟁력에도 부정적인 영향을 미칩니다. 이를 해결하기 위해 과학기술정보통신부는 한국기초과학지원연구원을 주관기관으로 지정하여 2012년부터 연구장비 전문인력 양성 교육과정을 도입하였습니다. 이 프로그램은 이공계 전공자를 대상으로 이론과 실습을 병행하여 장비 운영과 관리를 완벽히 수행할 수 있는 전문가를 육성하는 국내 유일의 체계적인 시스템입니다. 전문 교육과정은 장비 운영, 시험분석 고도화, 유지보수, 분석과학, 그리고 하드웨어 및 소프트웨어 개발에 이르기까지 구체적인 실무 역량에 따라 구분됩니다. 기본적인 데이터 산출과 해석을 담당하는 과정부터 전문적인 유지보수 역량까지 폭넓게 다룹니다. 특히 대학원과 연계된 심화 과정은 연구장비의 원천 기술을 확보하고 장비 자체를 개발하는 인력을 양성하는 데 집중합니다. 이러한 다각적인 접근은 국산 연구장비의 소프트웨어 경쟁력을 높이고 국내 연구 생태계 전반의 기술력을 강화하는 핵심적인 역할을 수행하며 미래 과학 인재들에게 새로운 비전을 제시합니다. 해당 교육과정은 전액 국비로 지원되어 교육생들이 학비 부담 없이 학업에 전념할 수 있도록 돕습니다. 교육 기간에는 소정의 연수비가 지급될 뿐만 아니라, 현장 전문가와의 일대일 매칭을 통해 맞춤형 멘토링과 진로 상담을 제공받는 점이 큰 특징입니다. 이러한 체계적인 지원 덕분에 교육생들은 평균 87.8%라는 높은 취업률을 기록하고 있으며, 졸업 후에는 다양한 기업과 연구소의 시험분석, 품질관리 분야에서 중추적인 역할을 수행하고 있습니다. 과학기술 발전의 토대가 되는 연구장비 전문가로서의 꿈을 실현하고 싶은 청년들에게 이 과정은 매우 소중한 기회가 되고 있습니다.

2021 연구장비산업 페스티벌_엔지니어 인포
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실험실에도 필요한 소·부·장? 연구장비도 국산화 한다!

분석과학은 관찰이라는 가장 기본적인 과학 활동과 직결되는 분야로, 노벨 과학상 수상자의 상당수가 이와 관련된 기술 개발로 공로를 인정받을 만큼 중요합니다. 이는 독자적인 분석장비 확보가 곧 국가의 과학 경쟁력임을 시사합니다. 하지만 우리나라는 그동안 외산장비 의존도가 약 67%에 달할 정도로 높아 진정한 의미의 기술 자립에 어려움을 겪어왔습니다. 다행히 최근 들어 기초 연구의 핵심인 광학 영상 장비들이 국산화되면서 주요 수입국들의 기술적 영향력에서 서서히 벗어나기 시작했습니다. 기초과학 연구의 대표적 장비인 30kV급 보급형 투과전자현미경은 전자빔을 가속해 시료 내부의 구조를 원자 수준에서 분석할 수 있는 유일한 도구입니다. 그동안 미국과 일본이 세계 시장의 97%를 점유하며 기술을 독점해왔으나, 국내 연구팀이 2015년부터 연구를 시작해 마침내 국산화 플랫폼 구축과 시제품 제작에 성공했습니다. 핵심 요소인 전자원과 카메라, 시료 스테이지 등을 자체 개발함으로써 이제는 나노 수준의 관찰이 필요한 국내 기업과 학교 등 다양한 분야에 고성능 분석 환경을 제공할 수 있게 되었습니다. 2차 이온 질량 분석기는 시료에 이온빔을 조사하여 발생하는 2차 이온의 질량을 분석해 화학적 조성을 파악하는 필수 장비입니다. 최근 이 장비의 핵심 요소인 기체 클러스터 이온빔 장치가 국산화되면서, 전량 수입에 의존하던 상황을 반전시킬 발판을 마련했습니다. 특히 아르곤 원자 클러스터를 활용한 이온빔은 유기 물질이나 생체 시료를 손상 없이 정밀하게 가공할 수 있어, 반도체와 OLED 디스플레이 같은 국가 전략 산업의 3차원 분자 영상 분석 분야에서 세계적인 수준의 정밀도를 기록하고 있습니다. 반도체 소자의 미세 발열을 측정하는 기술에서도 획기적인 국산화 성과가 나타났습니다. 기존 적외선 방식의 외산장비는 표면 온도만 측정 가능하고 분해능이 낮다는 한계가 있었으나, 새로 개발된 공초점 열반사 현미경은 가시광을 이용해 소자 내부의 열원까지 3차원으로 측정할 수 있습니다. 이는 기존 외산장비보다 10배 뛰어난 0.3마이크로미터 수준의 분해능을 자랑하며, 해외 선진 기업이 선점한 특허망을 피해 독자적인 원리로 구현되었습니다. 고성능이면서도 가격 경쟁력을 갖춰 향후 기술 수출까지 기대되는 대목입니다. 실험실은 새로운 과학 기술이 탄생하고 다듬어지는 산실입니다. 이곳에서 사용되는 핵심 분석장비들을 우리 기술로 만드는 일은 탄탄한 기초 연구의 기반을 닦고, 그 위에서 더욱 뛰어난 응용 기술이 피어날 수 있게 합니다. 한국기초과학지원연구원을 중심으로 진행되는 지속적인 연구장비 국산화 노력은 외산장비의 한계를 넘어 우리나라 과학 기술의 자립을 앞당기는 원동력이 될 것입니다. 앞으로도 독자적인 분석 기술 확보를 통해 세계 시장에서 우리 과학의 위상을 높여 나갈 것으로 보입니다.

실험실에도 필요한 소·부·장? 연구장비도 국산화 한다!
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KBSI, 고령화 문제 해결 위한 노화연구시설 준공

한국기초과학지원연구원(KBSI) 광주센터는 국가 기초과학 진흥을 위해 설립된 이후, 고령화 사회에 대응하는 노화 연구 분야에서 중추적인 역할을 수행하고 있습니다. 1992년 개소 이후 2010년에는 국내 최초로 고령 동물 생육 시설을 준공하며 퇴행성 질환과 재생 연구를 위한 전문 인프라를 확대하였습니다. 이러한 시설은 특수 고령 동물을 체계적으로 사육하고 공급함으로써 연구 지원 및 공동 연구를 위한 원스톱 지원 시스템을 구축하는 기반이 되었습니다. 국민의 더 나은 삶을 향한 광주센터의 노력은 우리 사회의 건강한 미래를 위한 소중한 밑거름이 되고 있습니다. 광주센터는 고령 동물을 장기간 안정적으로 생육할 수 있는 독보적인 노하우를 바탕으로, 국제적 수준의 신뢰성을 확보한 무병균 실험 동물을 제공합니다. 생쥐와 쥐를 각각 18개월과 24개월 이상 생육하며, 미생물학적 및 유전학적 모니터링을 통해 오염을 철저히 차단하는 정밀한 관리 체계를 운영합니다. 또한 산학연 및 병원 등 의료기관 이용자가 고성능 연구 장비를 직접 활용할 수 있는 개방형 실험실을 설치하여 연구 효율성을 극대화하고 있습니다. 이러한 개방형 플랫폼은 생물질 구조 분석과 노화 연구가 글로벌 수준으로 도약하는 데 핵심적인 역할을 수행합니다. 지속적인 연구를 통해 광주센터는 알츠하이머성 치매 치료 후보물질 개발과 파킨슨병 발병 원인 규명이라는 우수한 성과를 거두었습니다. 더불어 골질환 효능 검증 플랫폼을 구축하고 전략 소재 국산화를 위한 에너지 소재 분석 지원 시스템을 마련하는 등 다각적인 분야에서 기여하고 있습니다. 고령화 사회라는 사회적 난제를 해결하기 위해 항노화 물질과 치료제 개발에 매진하며 인류의 삶을 더욱 건강하게 이끄는 글로벌 기초연구 플랫폼으로 자리 잡았습니다. 가능성을 현실로 바꾸며 더 밝고 행복한 내일을 꿈꾸는 이들의 도전은 인류의 과학 역사를 새롭게 써 내려가고 있습니다.

KBSI, 고령화 문제 해결 위한 노화연구시설 준공
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