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KBSI

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[크브씨네x고구마머리] 크기대비 인간보다 100배의 점프력! '곤충 점프력의 놀라운 비밀' | KBSI X 고구마머리 콜라보 🍠

곤충은 자연계에서 가장 뛰어난 도약 능력을 지닌 생명체 중 하나로, 벼룩의 경우 자신의 몸길이보다 수백 배 높은 곳까지 단숨에 도약할 수 있습니다. 이러한 놀라운 도약 능력의 핵심은 다리 근육에 포함된 '레실린'이라는 탄성 단백질에 있습니다. 고무줄처럼 강력한 탄성을 지닌 이 물질 덕분에 곤충은 폭발적인 에너지를 방출하며 공중으로 솟구칩니다. 또한, 근육 세포 내에 촘촘히 자리 잡은 미토콘드리아가 짧은 순간에 막대한 에너지를 공급함으로써 이러한 생리적 메커니즘을 완성합니다. 곤충의 다리는 단순한 신체 부위를 넘어 고도의 효율성을 갖춘 천연 도약 장치와 같습니다. 인간이 곤충과 같은 다리 구조를 갖게 된다면 높은 빌딩을 단번에 뛰어넘는 혁신적인 이동이 가능해지겠지만, 여기에는 중력이라는 현실적인 한계가 존재합니다. 곤충은 낙하 시 신체적 특성을 이용해 안전하게 착지할 수 있는 반면, 인간은 거대한 질량 탓에 높은 곳에서 떨어질 때 신체에 치명적인 충격을 받게 됩니다. 그럼에도 불구하고 곤충의 효율적인 움직임과 재생 능력은 현대 과학에 영감을 제공합니다. 재난 구조를 위한 소형 로봇이나 손상된 피부 조직을 회복시키는 의료 기술 등 곤충의 생물학적 특성은 미래의 혁신 기술을 탄생시키는 중요한 열쇠가 되고 있습니다. 이러한 곤충의 미세 구조와 생리적 비밀을 밝혀내기 위해서는 정밀한 관찰 도구가 필수적입니다. 한국기초과학지원연구원의 JEM-1400 Plus 투과 전자현미경은 곤충의 근육과 미세 구조를 고해상도로 분석하여 생명과학의 발전을 견인하고 있습니다. 눈에 보이지 않는 작은 영역을 명확히 분석하는 기술이야말로 미래 기술 혁신의 든든한 토대가 됩니다. 기초과학은 결코 단기간에 성과가 나타나지 않지만, 인류가 직면한 도전을 해결하고 삶을 풍요롭게 만드는 근본적인 힘입니다. KBSI와 같은 연구 기관의 노력은 기초과학의 튼튼한 뿌리를 다짐으로써 더 나은 미래를 향한 과학적 지평을 넓혀가고 있습니다.

[크브씨네x고구마머리] 크기대비 인간보다 100배의 점프력! '곤충 점프력의 놀라운 비밀' | KBSI X 고구마머리 콜라보 🍠

한국기초과학지원연구원

생명과학
공학·기술

[크브씨네x고구마머리] '만약 인간이 세포 크기만큼 작아진다면 무슨 일이 일어날까?' | KBSI X 고구마머리 콜라보 🍠

눈에 보이지 않는 미시 세계는 우리가 상상하는 것보다 훨씬 정교하고 거대한 질서를 품고 있습니다. 1센티미터의 1만 분의 1에 불과한 마이크로미터 단위의 세계로 들어가면 중력의 영향이 약해져 마치 무중력 상태처럼 공중에 떠다니게 됩니다. 이곳은 우리가 일상에서 느끼는 물리 법칙과는 전혀 다른 원리가 지배하는 공간입니다. 아주 작은 존재들에게는 공기의 흐름조차 거대한 힘으로 작용하며, 인간의 눈으로는 결코 볼 수 없는 생명의 기초 단위들이 활발하게 움직이는 삶의 터전입니다. 미시 세계의 주역은 세포와 세균, 그리고 바이러스입니다. 식물 세포는 튼튼한 세포벽으로 형태를 유지하며, 포도상구균 같은 세균은 스스로 에너지를 만들고 번식하는 독립된 생명체로서 존재합니다. 반면 바이러스는 세균보다 훨씬 작으며 살아있는 숙주 세포 없이는 번식할 수 없는 독특한 존재입니다. 이들은 숙주 세포에 침투해 자신을 복제하며 때로는 치명적인 질병을 일으키기도 하지만, 최근에는 이를 역이용해 암세포를 파괴하는 ‘온콜리틱’ 치료법 같은 혁신적인 연구의 대상이 되기도 합니다. 미세한 크기로 줄어든 인간에게 미시 세계는 가혹한 환경입니다. 작은 물방울 하나가 거대한 홍수처럼 느껴지고, 미세한 온도 변화도 생존을 위협하는 자연재해가 됩니다. 감각 기관 또한 제 기능을 하기 어렵습니다. 소리의 파장이 길어지면서 낮은 주파수를 인식하지 못해 정적에 갇히게 되고, 빛의 파장 역시 우리가 인식하는 범위를 벗어나 세상은 어둡고 흐릿하게 변합니다. 세포들이 세포막과 캡슐로 자신을 보호하며 적응해온 것과 달리, 인간의 신체 구조는 이 극한의 미시 환경에서 버티기엔 너무나 취약합니다. 호흡 방식의 차이는 생존을 결정짓는 가장 큰 장벽입니다. 인간은 폐를 통해 공기를 들이마시지만, 세포는 농도 차이에 의한 ‘확산 과정’을 통해 산소를 흡수합니다. 만약 인간이 세포 크기로 작아진다면 기존의 폐 호흡은 불가능해집니다. 신체가 요구하는 높은 대사량을 충족하기에는 확산 과정만으로는 산소 공급이 턱없이 부족하기 때문입니다. 결국 미시 세계에서의 삶은 산소 결핍과 에너지 부족이라는 물리적 한계에 부딪히게 되며, 이는 아주 작은 세계의 생명체들이 각자의 크기에 최적화된 고유한 생존 전략을 가지고 있음을 시사합니다. 이러한 미시 세계를 정밀하게 관찰하고 이해하는 것은 인류의 건강과 미래를 위한 핵심 과제입니다. 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 세계 최고 성능의 생물 전용 초고전압 투과 전자 현미경인 ‘Bio-HVEM’을 통해 이 보이지 않는 세계를 탐구합니다. 일반 현미경으로는 볼 수 없는 세포 내부의 미토콘드리아나 리보솜 같은 미세 구조를 저온 상태에서 손상 없이 관찰할 수 있게 해줍니다. 이러한 기초과학 연구는 질병의 원인을 규명하고 새로운 치료 전략을 세우는 든든한 토대가 되어, 인류가 더 나은 미래로 나아가는 길을 열어주고 있습니다.

[크브씨네x고구마머리] '만약 인간이 세포 크기만큼 작아진다면 무슨 일이 일어날까?' | KBSI X 고구마머리 콜라보 🍠

한국기초과학지원연구원

물리학
생명과학
공학·기술

[크브씨네마] '작전명 : 타이니어' 전이성 폐암 질환을 공략하다!! #KBSI #홀로토모그래피현미경 #범죄도시

암은 현대 의학이 해결해야 할 가장 어려운 과제 중 하나로, 특히 암세포가 원래의 위치를 벗어나 다른 장기로 퍼지는 전이 현상은 치료를 매우 힘들게 만듭니다. 한국기초과학지원연구원(KBSI)과 국립순천대학교 공동 연구진은 이러한 전이성 암을 제어하기 위해 'HO-2'라는 단백질에 주목했습니다. 연구진은 전이 과정에서 HO-2 단백질의 발현이 활발해진다는 사실을 확인했으며, 이를 암세포를 찾아내는 핵심 지표로 활용하였습니다. 이는 전이의 길목을 차단할 수 있는 중요한 과학적 근거를 마련한 것으로 평가받습니다. 연구진이 개발한 '타이니어(TiNIR)'는 표적 단백질에 반응하여 암세포를 찾아내는 것은 물론, 암의 증식과 이동을 직접적으로 방해하는 다목적 도구입니다. 이 물질이 HO-2의 활동을 저해하면 암세포 내부에 활성산소가 발생하게 되는데, 이는 세포의 주기를 방해하고 운동성을 크게 떨어뜨리는 효과를 냅니다. 결과적으로 타이니어(TiNIR)는 전이성 암세포를 선택적으로 공격하는 억제제 역할을 수행하게 됩니다. 이러한 메커니즘은 단순히 암을 발견하는 수준을 넘어, 전이 자체를 능동적으로 차단할 수 있는 새로운 가능성을 열어주었습니다. 이번 연구의 또 다른 성과는 암세포의 움직임을 실시간으로 관찰할 수 있는 3차원 홀로토모그래피 기술의 도입입니다. KBSI 이성수 박사 연구팀은 세계 최초로 이 기술을 이용해 타이니어(TiNIR)가 처리된 폐암 세포가 어떻게 변화하고 이동하는지를 정량적으로 분석하는 데 성공했습니다. 기존의 분석법과 달리 살아있는 세포의 상태를 실시간으로 추적할 수 있어, 향후 암 질환 치료제 개발에 있어 매우 차별화된 데이터를 제공할 수 있습니다. 이러한 첨단 영상 분석 기술은 차세대 항암 신약 개발의 새로운 이정표가 될 것으로 기대됩니다.

[크브씨네마] '작전명 : 타이니어' 전이성 폐암 질환을 공략하다!! #KBSI #홀로토모그래피현미경 #범죄도시

한국기초과학지원연구원

생명과학
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공학·기술

[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

융합
공학·기술

2023 KBSI STORY [주요 연구성과 총결산]

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 국가 과학기술 발전을 선도하며 기초과학의 토대를 다지고 연구 인프라를 혁신하는 데 매진해 왔습니다. 특히 차세대 에너지원으로 주목받는 전고체전지 분야에서 나노계 고분자 복합 전해질의 합성 및 분석 연구는 전지 성능 고도화의 핵심적 역할을 수행하고 있습니다. 이러한 소재 기반의 연구는 고성능 전지 시스템을 구축함으로써 미래 에너지 산업의 경쟁력을 강화하는 동력이 됩니다. 연구원들은 최적의 복합 소재 디자인을 개량하고 후속 연구를 지속하며, 더 나은 기술적 완성도를 위해 끊임없이 도전하고 있습니다. 바이오 분야에서도 괄목할 만한 성과가 이어지고 있습니다. 인체의 장내 미생물인 마이크로바이옴 연구를 통해 유전자의 기능을 규명하고 새로운 표지자를 발굴하는 작업은 현대인의 건강 증진에 기여합니다. 더불어 희토류 계열의 무기 나노 물질을 활용한 생체 추적 이미징 기술과 엑소좀 기반의 신약 후보 물질 탑재 플랫폼은 바이오나노 소재의 가능성을 확장하고 있습니다. 이러한 기술은 단순히 연구실 수준에 머물지 않고 산업체와의 협력을 통해 사회적 애로사항을 해결하며, 실제 의료 현장에서 활용될 수 있는 실용적인 결과물을 만들어내는 데 집중하고 있습니다. 첨단 연구 장비인 7T MRI를 활용한 뇌 기능 연구는 인간의 뇌 회로를 더욱 깊이 있게 이해할 수 있는 지평을 열어줍니다. 단순한 기기 운용을 넘어 fMRI 분석 방법론을 자체적으로 개발하고, 이를 통해 뇌 인지과학 측면에서 질환의 원인을 파악하는 연구가 활발히 진행 중입니다. 이러한 공동 연구 중심의 활동은 국내 연구자들이 최상의 환경에서 연구에 몰입할 수 있도록 돕는 개방형 연구 인프라의 표본이 됩니다. 정밀한 영상 분석 기술은 결국 환자들에게 직접적인 도움을 줄 수 있는 임상 적용의 기회로 이어지며 인류의 삶의 질을 높이는 바탕이 될 것입니다. 훌륭한 연구 성과는 안전하고 체계적인 지원 시스템 위에서 탄생합니다. 연구원 내의 원활한 전기 공급을 위한 설비 유지관리와 실험실 안전 환경 구축은 보이지 않는 곳에서 연구를 지탱하는 핵심 요소입니다. 특히 연구 공간 확충을 위한 증축 프로젝트는 미래의 연구 수요에 선제적으로 대응하는 인프라 구축의 일환입니다. 이와 함께 전문적인 인적자원개발과 노무 관리, 교육 체계의 고도화는 연구원 구성원들이 각자의 역량을 최대한 발휘할 수 있는 건강한 조직 문화를 형성합니다. 이러한 행정적 뒷받침은 연구소가 지속 가능한 발전을 이루는 데 없어서는 안 될 중요한 축입니다. 다가오는 2024년은 푸른 용의 해를 맞아 KBSI가 더 높이 비상하는 혁신의 시간이 될 것입니다. 그동안 추진해 온 개혁과 혁신을 마무리하고, 구성원 모두가 한마음으로 협업하며 연구의 가치를 사회로 확산시키는 데 주력할 계획입니다. 연구원들은 전문적인 연구 목표 달성뿐만 아니라, 체력 증진과 가족과의 유대 강화 등 개인적인 삶의 균형을 유지하며 더 큰 창의성을 발휘하고자 합니다. 기초과학의 힘으로 세상을 변화시키려는 이들의 열정은 새로운 한 해에도 변함없이 이어질 것이며, 이를 통해 국민의 행복과 국가 경쟁력 제고에 이바지하는 신뢰받는 연구 기관으로 거듭날 것입니다.

2023 KBSI STORY [주요 연구성과 총결산]

한국기초과학지원연구원

화학
생명과학
뇌인지과학
융합
공학·기술

[KBSI 특별 기획] '북극다산기지를 가다' 1부

지구상에서 가장 급격한 기후 변화가 일어나는 곳인 북극의 생태계를 조사하기 위해 KBSI 연구팀이 긴 여정에 올랐습니다. 장장 30시간의 비행 끝에 도착한 스발바르 제도는 연구원들을 낯설면서도 신비로운 풍경으로 맞이했습니다. 공항에서 극지연구소 이유경 박사팀과 합류한 연구진은 현대판 노아의 방주라 불리는 스발바르 국제종자저장고를 지나며 탐사의 시작을 실감했습니다. 이번 연구의 핵심은 기후 변화 속에서도 강인하게 생존하는 북극의 희귀 식물들을 조사하고 그 과학적 가치를 밝혀내는 데 있습니다. 연구팀은 니알레순 기지촌에 위치한 다산 기지로 향하기 위해 작은 경비행기에 몸을 실었습니다. 하늘 아래 펼쳐진 광활한 빙하를 지나 도착한 기지 주변에서는 본격적인 식물 샘플 채집이 시작되었습니다. 특히 눈길을 끄는 것은 빙하가 사라진 척박한 모래땅에 가장 먼저 자리를 잡는 '개척자 식물'들입니다. 이들은 아무것도 없는 모래땅에서 생존하며 이후 다른 생명체들이 유입될 수 있는 생태적 발판을 마련하는 핵심 기지 역할을 수행합니다. 연구원들은 이 식물들의 경이로운 생명력을 기록하며 북극 생태계의 비밀을 푸는 열쇠를 찾기 위해 노력했습니다. 극한의 환경에서의 연구는 안전이 최우선이기에 다산 기지의 서명호 대원이 연구팀의 행보에 동행했습니다. 서 대원은 북극곰의 위협으로부터 연구원들을 보호하기 위해 총기를 휴대하며 현장의 안전을 책임집니다. 이러한 보호 아래 연구원들은 북극 식물의 초분광 데이터와 광학 데이터를 수집하며 식물이 환경으로부터 받는 스트레스를 분석합니다. 지구 온난화로 인해 지반의 수분 상태가 급격히 변화함에 따라 식생이 어떻게 나뉘고 반응하는지를 확인하는 작업은 북극의 미래 환경 변화를 예측하는 데 필수적인 과정입니다. 이번 탐사의 또 다른 주요 목적 중 하나는 북극 식물의 유전체를 분석하는 일입니다. 아직 유전 정보가 완전히 밝혀지지 않은 북극 식물들은 과학계에 미지의 영역으로 남아 있어, 이를 분석하는 것 자체만으로도 상당한 학술적 의의를 지닙니다. 중위도 식물들과의 비교 분석을 통해 극한의 추위를 견디는 독특한 유전적 특성을 찾아내고, 그 안에 숨겨진 유용한 성분을 발굴하는 연구가 활발히 진행되었습니다. 연구진은 필요한 표본들을 충분히 확보하며 향후 국내에서 이어질 심도 있는 유전 연구의 기틀을 마련했습니다. 채집된 식물 샘플들은 국내로 안전하게 반입하여 정밀 분석하기 위해 현장에서 세심한 전처리 과정을 거칩니다. 장경순 박사와 연구팀은 빙하가 녹는 짧은 여름 동안 피어난 귀중한 시료들을 곱게 갈아 보존하며 탐사의 성과를 하나씩 정리해 나갔습니다. 이번 KBSI와 다산 기지의 활동은 단순히 식물 데이터를 수집하는 것을 넘어, 급격한 기후 위기 속에서 북극 식생의 보존 가치를 재조명하는 중요한 계기가 되었습니다. 척박한 대지 위에서 묵묵히 제 자리를 지키는 식물들처럼 연구팀의 열정도 큰 결실로 이어지길 기대합니다.

[KBSI 특별 기획] '북극다산기지를 가다' 1부

한국기초과학지원연구원

생명과학
지구환경과학

[국산연구장비 활용 캠페인] 9편 DGIST 이현준 교수

반도체 기술이 고도화되면서 소자의 크기가 나노미터 단위로 미세해지고 있지만, 이 과정에서 발생하는 열을 정확히 측정하고 관리하는 것은 여전히 난제로 남아 있습니다. 삼성전자나 SK하이닉스와 같은 세계적인 기업들도 초미세 공정을 통해 제품을 생산하고 있으나, 실제 소자 내부에서 발생하는 열의 분포를 나노 수준에서 실시간으로 확인하는 데에는 한계가 있었습니다. 기존의 적외선(IR) 카메라는 가시광선보다 파장이 길어 미세한 영역의 발열을 포착하기 어렵기 때문에, 많은 연구가 실제 측정보다는 시뮬레이션 수치에 의존해 온 것이 현실입니다. 이러한 기술적 공백을 메우기 위해 대구경북과학기술원(DGIST)과 한국기초과학지원연구원(KBSI), 그리고 국내 기업이 협력하여 공초점 열반사 현미경(TRM)인 'TRM 250'을 개발했습니다. 이 장비는 샘플의 온도 변화에 따라 광학적 반사율이 달라지는 물리적 특성을 이용합니다. 가시광 영역을 활용함으로써 기존 방식으로는 불가능했던 마이크로미터 및 서브 마이크로미터 단위의 고해상도 열영상 이미징을 가능하게 했습니다. 특히 공초점 기술을 적용하여 소자의 깊이나 위치에 상관없이 국소 부위의 온도를 정밀하게 산출해낼 수 있다는 점이 가장 큰 특징입니다. 실제로 이 장비를 통해 반도체 소자를 분석해 보면, 육안이나 일반 현미경으로는 발견하기 어려운 미세한 결함을 찾아낼 수 있습니다. 설계상으로는 중앙부에서 열이 많이 발생해야 하지만, 실제 측정 결과 소자의 가장자리나 특정 국소 지점에서 비정상적인 고온 현상인 핫스팟(Hotspot)이 나타나는 경우가 빈번합니다. 이러한 이상 발열은 시뮬레이션만으로는 예측하기 힘든 변수로, 향후 소자의 파괴나 오작동을 일으키는 직접적인 원인이 됩니다. 개발 단계에서 이러한 불량 요소를 사전에 파악하고 분석하는 과정은 제품의 신뢰성을 높이는 데 필수적인 역할을 수행합니다. 국산 연구 장비의 도입은 단순히 기술 자립을 넘어 연구 환경의 질적 개선을 의미합니다. 외산 장비의 경우 고장이 발생하거나 업데이트가 필요할 때 본사와의 소통 문제로 수개월이 소요되기도 하지만, 국산 장비는 신속한 유지보수가 가능하다는 강력한 이점이 있습니다. 또한 연구자의 특수한 목적에 맞춰 기능을 추가하거나 하드웨어를 최적화하는 맞춤형 제작(Customizing)이 용이하여, 연구 효율성을 극대화할 수 있습니다. 이는 기초과학 현장의 요구사항을 즉각적으로 반영할 수 있게 함으로써 국내 연구진이 독창적인 성과를 내는 밑거름이 됩니다. 기초과학은 정밀한 분석을 통해 자연 현상을 규명하는 학문이며, 이를 지탱하는 핵심은 바로 연구 장비의 성능과 안정성입니다. 과거에는 해외 장비에 의존하는 경향이 강했으나, 이제는 국내 기술로 탄생한 정밀 분석 장비들이 그 자리를 대신하며 기초과학의 저변을 넓히고 있습니다. 국산 장비를 활용한 연구 데이터는 기업들이 더 경쟁력 있는 제품을 생산할 수 있도록 돕고, 나아가 국가 과학기술 전반의 수준을 높이는 선순환 구조를 만듭니다. 앞으로도 연구 환경의 지속적인 개선을 통해 세계 시장을 선도하는 혁신적인 결과물들이 탄생하기를 기대합니다.

[국산연구장비 활용 캠페인] 9편 DGIST 이현준 교수

한국기초과학지원연구원

물리학
융합
공학·기술

[나는과수다 EP.02] 염증을 잡아낸다!! 대한민국의 희귀약초 개느삼!!

인류 역사 속에서 약초는 질병 치료에 중요한 역할을 해왔으나, 민간요법에 의존하던 수많은 식물의 효능을 명확히 입증하는 작업은 여전히 도전적인 과제입니다. 한국기초과학지원연구원(KBSI) 연구진은 오직 한반도에서만 자생하는 희귀 약초인 개느삼의 항염증 효과를 과학적으로 증명해냈습니다. 이는 세포 노화와 면역 체계 이상으로 발생하는 만성 염증성 질환을 다스릴 수 있는 새로운 가능성을 열었습니다. 특히 한국 고유종인 개느삼의 약리학적 가치를 재발견하여 현대 과학의 관점에서 그 효능을 체계적으로 분석했다는 점이 주목할 만합니다. 한국기초과학지원연구원(KBSI) 춘천센터 연구팀은 강원도 양구군에서 천연기념물로 보호받고 있는 개느삼의 항염증 및 해독 작용에 주목했습니다. 연구 과정에서는 첨단 장비인 공초점 레이저 형광 현미경이 결정적인 역할을 했습니다. 이를 통해 염증 유발에 관여하는 특정 단백질의 발현 현상은 물론, 세포 핵 내부로 이동하는 기전까지 정밀하게 관찰할 수 있었습니다. 민간에서 전해 내려오던 막연한 효능을 정밀 분석 장비를 통해 시각화하고 데이터로 확증함으로써, 천연물 연구의 신뢰도를 한 차원 높이는 성과를 거두었습니다. 연구팀은 개느삼의 부위별 효능을 확인하기 위해 줄기와 뿌리 추출물을 활용하여 실험용 마우스의 대식세포 염증 반응을 관찰했습니다. 실험 결과, 산화질소의 발현이 47.5%나 감소하는 놀라운 수치를 확인했으며, 특히 뿌리 추출물에서 염증 유발 단백질의 생성을 억제하는 탁월한 효과가 나타났습니다. 이러한 항염증 효과는 세포 수준을 넘어 동물 실험에서도 입증되었는데, 발에 염증이 생긴 마우스의 증상이 현저히 완화되는 결과를 보였습니다. 이는 개느삼이 단순한 민간 약재를 넘어 강력한 항염증 소재임을 뒷받침합니다. 이번 성과는 양구군과 국립수목원 등 유관 기관의 긴밀한 협력이 있었기에 가능했습니다. 연구진은 수많은 자생 식물 중에서 기능성 소재를 발굴하기 위해 수십 종의 문헌 조사와 효능 테스트를 거듭해왔습니다. 특히 DMZ 자생식물원의 추천과 도움을 받아 대량 증식된 개느삼을 확보할 수 있었고, 이는 연구의 연속성을 확보하는 밑거름이 되었습니다. 연구되지 않은 새로운 소재를 찾아내고 그 가치를 증명하는 과정은 고단하지만, 지역 사회와 생태계를 잇는 과학적 가교 역할을 한다는 점에서 매우 보람찬 일입니다. 개느삼의 항염증 효능 입증은 향후 기능성 화장품이나 건강기능식품 소재 개발에 있어 중요한 전환점이 될 전망입니다. 연구팀은 세포와 동물 실험에서 확인된 긍정적인 결과들을 바탕으로 향후 독성 시험과 인체 적용 시험을 이어갈 계획입니다. 최종적으로는 기술 이전을 통해 개느삼을 주성분으로 한 제품이 시장에 출시되어 대중화되는 것을 목표로 삼고 있습니다. 이러한 연구 성과가 산업적으로 활용된다면, 관련 농가의 소득 증대는 물론 강원 지역 경제 활성화에도 실질적인 기여를 할 수 있을 것으로 기대됩니다.

[나는과수다 EP.02] 염증을 잡아낸다!! 대한민국의 희귀약초 개느삼!!

한국기초과학지원연구원

생명과학
융합
공학·기술

과학의 날, 변화의 길을 걷다 | 대덕특구 50주년을 함께하는 KBSI

1934년 4월 19일, 경성 시내는 과학의 중요성을 알리려는 열기로 가득 찼습니다. 약 8,000명의 인파가 운집한 이날은 한국 과학 대중화 운동의 역사적인 뿌리가 되었습니다. 만약 우리 인류의 역사 속에 과학이 존재하지 않았다면 지금의 문명은 상상조차 할 수 없었을 것입니다. 뉴턴의 중력 법칙이 없었다면 사과는 그저 배고픔을 달래는 열매에 불과했을 것이며, 증기기관과 전기, 비행기 같은 혁신적인 발명품들도 세상에 나오지 못했을 것입니다. 무엇보다 페니실린과 같은 의학적 발견이 없었다면 인류는 전염병의 위협 속에서 생존 자체를 위협받는 비극적인 운명을 맞이했을지도 모릅니다. 대한민국의 기초과학을 선도하는 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 이러한 과학의 가치를 실현하기 위해 끊임없이 노력해 왔습니다. 기초과학 연구의 토대가 되는 첨단 분석 기술을 개발하고 선도적 연구 장비를 구축하여 운영함으로써, 과학자들이 창의적인 아이디어를 마음껏 펼칠 수 있는 연구 환경을 조성하고 있습니다. 특히 질병이나 재난과 같은 사회적 난제는 물론, 인류 공동의 과제인 환경오염 문제를 해결하기 위한 실질적인 연구를 수행하며 더 나은 내일을 준비하고 있습니다. 이러한 기초과학의 성과들은 우리 생활의 편의를 높이고 미래 사회의 안전망을 구축하는 핵심적인 원동력이 됩니다. 과거 '과학데이'에서 시작된 뜨거운 열정은 오늘날 4월 21일 '과학의 날'로 이어져 대한민국 과학기술의 자부심이 되었습니다. 기초과학은 당장 눈앞의 성과보다 인류의 미래를 위한 단단한 기초를 다지는 숭고한 과정입니다. 우리가 오늘 만들어내는 작은 변화와 연구 결과들은 다음 세대가 더 나은 환경에서 살아갈 수 있는 소중한 밑거름이 될 것입니다. 제56회 과학의 날을 맞이하여, 대한민국이 기초과학 강국으로 거듭날 수 있도록 지속적인 관심과 응원이 필요한 시점입니다. 과학에 대한 대중의 애정 어린 시선이 더해질 때, 인류의 내일은 더욱 밝고 희망차게 변화할 것입니다.

과학의 날, 변화의 길을 걷다 | 대덕특구 50주년을 함께하는 KBSI

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[나는과수다 EP.01]슈퍼박테리아를 잡아낸다! 고감도 신속다중 분석키트 개발!

항생제는 현대 의학의 기적이라 불리지만, 그 오남용은 예기치 못한 위협인 '슈퍼박테리아'의 출현을 불러왔습니다. 특히 클로스트리디움 디피실(C. diff)과 같은 균은 일반적인 항생제로는 사멸되지 않으며, 오히려 장내 유익균이 죽은 틈을 타 급격히 증식하며 독소를 배출합니다. 이러한 슈퍼박테리아는 발열과 설사부터 심각한 패혈증까지 유발할 수 있어 전 세계적으로 중대한 보건 과제가 되고 있습니다. 치료제가 극히 제한적인 상황에서 감염 확산을 막기 위한 가장 핵심적인 대책은 신속하고 정확한 조기 진단을 통해 감염 경로를 차단하는 것입니다. 기존의 슈퍼박테리아 진단은 독소와 항원을 확인하는 3단계 면역 검사법을 거쳐야 했으며, 상황에 따라 유전자 증폭 방식인 PCR 검사를 병행해 왔습니다. 하지만 이 과정은 많은 시간과 비용이 소요될 뿐만 아니라, 면역 검사법의 낮은 민감도로 인해 조기 진단에 한계가 따랐습니다. 특히 고감도 진단법으로 알려진 PCR 검사조차도 병원성과 비병원성 균을 명확히 구분하여 검출하는 데 어려움이 있어 과잉 진료의 원인이 되기도 했습니다. 따라서 의료 현장에서는 복잡한 절차를 획기적으로 단축하면서도 정확도는 높일 수 있는 새로운 분석 플랫폼이 절실했습니다. 한국기초과학지원연구원(KBSI) 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 단 한 번의 작동으로 진단이 가능한 '항생제 내성 슈퍼박테리아 신속 다중 분석 키트'를 개발했습니다. 이 키트는 여러 층의 종이를 쌓아 시료와 시약이 흐르는 경로를 입체적으로 설계한 다중 분석 종이 칩 기술을 기반으로 합니다. 특히 금나노 입자의 촉매 특성을 활용하여 검출 신호를 증폭함으로써 기존 면역 검사법의 고질적인 문제였던 낮은 민감도를 극복했습니다. 사용자는 시약 주입과 혼합 과정을 원스톱으로 처리할 수 있어, 전문 설비가 없는 환경에서도 고감도의 정밀 분석을 수행할 수 있게 되었습니다. 이번 연구 성과는 분석 화학 분야의 세계적 권위지인 '바이오센서 앤 바이오일렉트로닉스'에 게재되며 그 과학적 우수성을 입증받았습니다. 연구 과정에서 KBSI는 키트의 설계와 제작 및 환자 검체 분석을 주도했으며, 전북대학교 의과대학 연구팀은 현행 표준 분석법과의 교차 검증을 통해 임상적 유효성을 확인했습니다. 이러한 다학제적 협력을 통해 개발된 신개념 분석 플랫폼은 항원 1종과 독소 2종을 동시에 고감도로 분석할 수 있는 혁신적인 기술입니다. 이는 단순한 기술적 진보를 넘어 실제 의료 현장의 한계를 과학적 아이디어로 해결한 모범적인 사례로 평가받습니다. 개발된 고부가가치 융복합 진단 기술은 슈퍼박테리아 검출을 넘어 바이오메디컬, 식품 위생, 수질 분석 등 정밀한 감시가 필요한 다양한 산업 분야로 확산될 잠재력을 지니고 있습니다. 특히 분석 인프라가 부족한 개발도상국이나 신속한 판단이 필요한 현장 테스트 현장에서 그 가치가 더욱 빛날 것으로 기대됩니다. 코로나 팬데믹 이후 신종 감염병에 대한 경각심이 높아진 시점에서, 국내 연구진의 독보적인 원천 기술 확보는 글로벌 헬스케어 시장에서의 경쟁력을 높이는 동력이 될 것입니다. KBSI는 앞으로도 국민의 안전을 위협하는 재난성 질병 대응을 위해 연구를 지속할 것입니다.

[나는과수다 EP.01]슈퍼박테리아를 잡아낸다! 고감도 신속다중 분석키트 개발!

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나노 세계, 앞으로 우리는 어떤 연구를 해야 할까?|과학쿠키 다큐 단편

원자는 원자핵과 전자로 구성되어 있으며, 이들은 '스핀'이라는 독특한 물리적 특성을 가집니다. 스핀은 입자가 마치 작은 자석처럼 행동하게 만드는데, 외부에서 자기장을 걸어주면 이 미니 자석들은 제자리에서 회전하는 '세차 운동'을 시작합니다. 핵자기공명(NMR)은 바로 이 원자핵의 회전 정보를 읽어내어 물질을 분석하는 기술입니다. 모든 원자핵을 볼 수 있는 것은 아니지만, 수소나 탄소-13처럼 특정 조건을 만족하는 핵종들은 주변 원자와의 상호작용에 따라 고유한 신호를 방출합니다. 이를 통해 우리는 보이지 않는 미시 세계의 분자 구조를 정밀하게 파악할 수 있는 기초를 마련하게 되었습니다. NMR 기술의 발전은 노벨상 수상자들의 혁신적인 연구와 궤를 같이합니다. 1938년 이지도어 라비가 핵자기공명 현상을 처음 발견한 이후, 퍼셀과 블로흐는 고체와 액체 내에서도 이를 측정할 수 있음을 증명했습니다. 특히 리하르트 에른스트가 도입한 FT(푸리에 변환) 기법은 현대 NMR 분석의 전환점이 되었습니다. 과거에는 한 종류의 원자핵 신호만 포착하는 수준이었으나, FT-NMR의 등장으로 수소와 탄소 간의 복잡한 상관관계를 분리하여 읽어낼 수 있게 되었습니다. 이러한 진보 덕분에 과학자들은 복잡한 유기 화합물의 3차원 구조를 규명하고, 단백질과 약물이 결합하는 미세한 과정까지 추적할 수 있게 되었습니다. 한국기초과학지원연구원(KBSI)이 보유한 900MHz NMR은 국내 유일의 초정밀 장비로, 수소 원자핵의 에너지 상태 폭을 넓혀 극히 세밀한 신호 차이를 포착합니다. 분석 데이터에서 나타나는 각각의 '피크'는 해당 수소가 처한 화학적 환경을 반영합니다. 예를 들어 주위에 이중결합이 있는지, 혹은 산소나 질소가 인접해 있는지에 따라 피크의 위치가 달라지는 원리입니다. 또한 각 피크의 면적을 적분하면 분자 내 존재하는 수소의 개수비를 정확히 알 수 있습니다. 이처럼 정밀한 주파수 분석을 통해 연구자들은 미지의 시료가 어떤 원소들로 이루어져 있고, 이들이 어떻게 연결되어 있는지를 지도 그리듯 정확하게 파악해 냅니다. 현대 과학에서 NMR은 단순한 구조 분석을 넘어 질병 진단의 강력한 도구로 활용됩니다. 특히 질량분석기(MS)와 결합된 NMR-MS 시스템은 미지의 생체 시료를 분석하는 데 탁월한 성능을 발휘합니다. 혈액이나 소변 속에 포함된 수천 개의 대사 물질 중 특정 질환에서만 변화를 보이는 '바이오마커'를 찾아내는 것이 핵심입니다. 실제로 KBSI 연구팀은 증상이 유사해 구분이 어려운 신장 질환들을 정확히 감별할 수 있는 특정 물질인 '푸마레이트'를 발견하는 성과를 거두었습니다. 이처럼 대사체학 연구를 통해 질병을 조기에 진단하고 최적의 치료법을 선택할 수 있는 데이터 기반의 정밀 의료 시대가 열리고 있습니다. 핵자기공명의 원리를 인체 내부 이미지로 구현한 것이 바로 MRI입니다. 이 장치는 '경사 자기장'을 가해 위치마다 자기장의 세기를 다르게 조절하는 방식을 취합니다. 이로 인해 위치에 따라 수소 원자핵의 공명 주파수가 달라지며, 이를 수학적으로 변환하여 3차원 공간상의 위치 정보를 획득합니다. 특히 7T(테슬라)에 달하는 초고자기장 MRI는 기존 장비보다 압도적인 해상도와 민감도를 제공합니다. 미세 혈관의 흐름이나 뇌의 섬세한 신경다발 구조까지 선명하게 보여주며, 촬영 시간을 단축하면서도 진단의 정확도를 획기적으로 높여 의과학 발전을 견인하고 있습니다. 나노 세계의 탐구는 오염과의 전쟁이기도 합니다. 원자 한 층 두께의 소재들은 공기 중의 분자와 충돌하는 짧은 순간에도 산화되어 본래의 특성을 잃기 때문입니다. 이를 해결하기 위해 탄생한 것이 15종의 장비가 유기적으로 연결된 '차세대 융복합 인시투 나노 분석 시스템'입니다. 시료를 만드는 공정 장비와 이를 분석하는 장비들이 초고진공 상태의 리니어 트랜스퍼 시스템으로 연결되어 있어, 외부 노출 없이 제작부터 측정까지 전 과정을 수행합니다. 이는 단순히 장비의 집합이 아니라, 공기라는 방해 요소가 사라진 진공 환경 속에서 나노 물질의 순수한 계면 정보와 전기적 특성을 읽어낼 수 있는 거대한 실험실입니다. 과학자들의 시선은 이제 멈춰있는 시료를 넘어, 실제 작동 중인 상태를 실시간으로 관찰하는 '인오페란도(In-operando)' 기술로 향하고 있습니다. 배터리가 충·방전되거나 태양전지가 빛을 받아 전기를 생산하는 찰나의 변화를 직접 포착하여 소재의 효율을 극대화하려는 시도입니다. 이처럼 첨단 선도연구장비는 보이지 않는 미시 세계와 인류의 삶을 잇는 가이드 역할을 수행합니다. 물론 장비의 성능 못지않게 이를 창의적으로 운용하고 분석해내는 연구자의 역량이 무엇보다 중요합니다. 끊임없는 학습과 실험을 통해 나노 세계의 비밀을 밝혀내는 이들의 노력은 우리 삶의 질을 높이는 혁신적인 과학 기술의 토대가 될 것입니다.

나노 세계, 앞으로 우리는 어떤 연구를 해야 할까?|과학쿠키 다큐 단편

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나노 세계, 앞으로 우리는 어떤 연구를 해야 할까? | 과학쿠키 다큐 단편

우주를 구성하는 전자기력을 정밀하게 제어하면 원자 내부의 미세한 정보를 읽어낼 수 있습니다. 원자핵과 전자는 '스핀'이라는 물리적 특성을 지니는데, 이는 입자가 마치 작은 자석처럼 행동하게 만듭니다. 과학자들은 외부에서 자기장을 걸어주었을 때 발생하는 원자핵의 세차 운동과 전자기파 방출 원리를 이용해 물질을 분석하는 핵자기공명(NMR) 기술을 고안했습니다. 이는 현대 과학이 원자 수준에서 물질의 정체를 파악하는 핵심적인 열쇠가 되었습니다. 핵자기공명(NMR) 기술은 푸리에 변환 기법인 FT-NMR의 도입으로 커다란 혁신을 맞이했습니다. 과거에는 특정 원자핵의 신호만을 단순하게 관찰했다면, 이제는 수소와 탄소 등 서로 다른 원자핵 간의 상호작용을 분리하여 읽어낼 수 있게 된 것입니다. 이를 통해 복잡한 분자의 결합 구조와 액체 상태의 생체 고분자 물질을 3차원으로 분석하는 것이 가능해졌습니다. 이러한 발전은 단순히 기초 과학에 머물지 않고 인간의 질병을 진단하고 치료하는 의과학 분야의 눈부신 발전을 이끌어내는 토대가 되었습니다. 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 국내 유일의 900MHz 핵자기공명(NMR)을 비롯한 첨단 분석 장비들을 통해 질병 진단의 새로운 지평을 열고 있습니다. 특히 핵자기공명(NMR)과 질량분석기를 유기적으로 연결한 시스템은 미지의 생체 시료 내 대사 물질을 정밀하게 추적합니다. 수천 개의 임상 시료를 분석하여 특정 질환에서 나타나는 독특한 농도 변화를 포착하고, 이를 통해 질병을 조기에 발견할 수 있는 '바이오마커'를 발굴하는 대사체학(Metabolomics) 연구는 현대 정밀 의료의 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 핵자기공명(NMR)의 원리에 위치 정보를 더하면 우리에게 익숙한 MRI 영상이 만들어집니다. MRI는 균일한 자기장 속에 위치에 따라 세기가 변하는 경사 자기장을 추가로 가하여, 신체 부위별로 다른 공명 주파수를 발생시킵니다. 이 신호 차이를 이미지로 변환하면 칼을 대지 않고도 체내 혈관이나 신경다발, 종양의 유무를 생생하게 들여다볼 수 있습니다. 분석 장비였던 핵자기공명(NMR)이 위치라는 차원을 얻으면서 인간의 몸을 입체적으로 투영하는 강력한 진단 도구로 진화한 것입니다. 자기장의 세기가 강해질수록 MRI의 성능은 비약적으로 향상됩니다. KBSI가 보유한 7T 인체용 MRI는 일반적인 장비보다 훨씬 강력한 자기장을 사용하여 신호의 민감도와 해상도를 극대화합니다. 기존에는 보이지 않던 미세한 혈관까지 선명하게 관찰할 수 있으며, 뇌의 회백질 부피 변화나 신경 활성도를 분석하여 분노 조절 장애나 파킨슨병 같은 복잡한 뇌 질환을 심도 있게 연구할 수 있습니다. 이는 고성능 장비와 연구자의 숙련된 운용 능력이 결합하여 만들어낸 현대 의학의 정점이라 할 수 있습니다. 나노 세계의 연구에서는 공기 중의 미세한 분자조차 시료를 오염시키는 치명적인 위협이 됩니다. 이를 극복하기 위해 탄생한 것이 차세대 융복합 인시츄(In-situ) 나노 분석 시스템입니다. 이 시스템은 시료를 만드는 공정 장비와 분석 장비를 초고진공 상태의 리니어 트랜스퍼(Linear Transfer)로 연결하여, 시료가 외부 환경에 노출되지 않은 채로 이동하며 분석될 수 있도록 설계되었습니다. 덕분에 연구자들은 그래핀이나 2차 전지 소재처럼 예민한 나노 물질의 본래 특성을 왜곡 없이 정확하게 측정할 수 있습니다. 첨단 연구 장비는 그 자체로도 훌륭하지만, 이를 운용하는 연구자의 창의적인 역량과 결합될 때 비로소 진정한 가치를 발휘합니다. 실시간으로 물질의 변화를 관찰하는 '인 오페란도(In-operando)' 기술처럼, 과학자들은 한계를 뛰어넘는 분석법을 끊임없이 고민하며 나노 세계와 현실을 잇는 통로를 넓혀가고 있습니다. 최고 수준의 선도 연구 장비와 연구자들의 헌신적인 노력은 기초 과학의 토대를 공고히 하며, 나아가 우리 인류의 삶의 질을 보다 높은 곳으로 이끄는 안내자 역할을 지속할 것입니다.

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2022 KBSI STORY [주요 연구성과 총결산]

한 해를 마무리하며 돌이켜본 한국기초과학지원연구원(KBSI)의 2022년은 그 어느 때보다 뜨거운 열정과 도전으로 가득했습니다. 연구진은 코로나19 대응을 위해 타액만으로 감염 여부를 정밀하게 모사할 수 있는 칩을 개발하며 국가적 현안 해결에 앞장섰습니다. 또한 온실가스 배출량 분석과 함께 인체 장기에 깊숙이 침투하는 미세 입자의 유해성을 밝혀내는 등 환경과 보건 분야에서 유의미한 성과를 거두었습니다. 이는 단순한 이론적 연구를 넘어 우리 삶의 안전을 지키고 급격한 환경 변화에 능동적으로 대응하는 기초과학의 실질적인 가치를 증명한 사례로 평가받고 있습니다. 차세대 에너지 원천 기술 확보를 위한 노력도 눈부신 결실을 맺었습니다. 꿈의 배터리로 불리는 전고체 전지 연구 지원은 물론, 차세대 나트륨 전지의 성능을 획기적으로 높일 음극재 기술 개발에서도 괄목할 만한 성과를 냈습니다. 특히 생물재난 분석기술 연구는 국가연구개발 우수성과 100선 중에서도 사회문제 해결 분야 우수성과 10선에 선정되는 쾌거를 이루었습니다. 이러한 고도화된 기술들이 국내 중소기업에 이전되어 본격적인 사업화의 길을 열게 된 것은, 공공연구기관으로서 산업계와 상생하며 국가 산업 경쟁력을 높이는 모범적인 행보라고 할 수 있습니다. 연구원의 비약적인 성장은 구성원 개개인의 헌신과 소소한 행복이 모여 완성되었습니다. 10여 년간 이어온 장기 프로젝트를 성공적으로 마무리한 기쁨부터 승진과 새로운 가족의 탄생이라는 개인적인 경사까지, 2022년은 각자의 자리에서 최선을 다한 시간의 기록이었습니다. 팀원들과 함께 산행을 하며 결속력을 다지고, 육아휴직 후 복직한 동료를 따뜻하게 맞이하는 유연하고 활기찬 조직 문화는 연구소가 단순히 업무를 수행하는 공간 이상의 의미를 지님을 보여줍니다. 이러한 끈끈한 유대감과 소속감은 창의적인 연구를 지속 가능하게 만드는 가장 강력한 원동력이 되고 있습니다. 다가오는 2023년에는 중성자 이용 시설 구축 기획 등 대형 연구 인프라 조성에 박차를 가할 예정입니다. 인천 송도에 마련될 수도권 통합센터 건립 사업 또한 본격적으로 추진되어 연구 역량의 결집과 지역 거점 확보를 목표로 하고 있습니다. 연구원들은 올해 축적한 소중한 데이터들을 바탕으로 더 높은 수준의 학술적 성취를 기대하고 있으며, 연구 장비의 국산화 개발과 예산 확보 등 연구 환경을 개선하기 위한 노력을 멈추지 않을 것입니다. 이러한 치밀한 준비와 과감한 실행력은 우리나라 기초과학이 세계적 수준으로 도약하는 든든한 밑거름이 될 것입니다. 2023년 계묘년, 검은 토끼의 해를 맞아 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 지혜와 풍요를 상징하는 토끼처럼 다시 한번 비상을 꿈꿉니다. 어려운 여건 속에서도 묵묵히 제 역할을 다해온 모든 구성원이 소통과 지혜를 발휘하여 당면한 과제들을 슬기롭게 해결해 나갈 것을 다짐하고 있습니다. 새해에도 각자의 위치에서 최고의 역량을 발휘하며 건강하고 행복한 일상을 가꾸어 나가는 동시에, 한국 기초과학의 진흥이라는 본연의 임무를 충실히 수행해 나갈 것입니다. 국가 과학기술의 미래를 밝히는 KBSI의 힘찬 발걸음은 새해에도 변함없이 국가 경쟁력 강화의 핵심적인 역할을 수행할 것입니다.

2022 KBSI STORY [주요 연구성과 총결산]

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보고도 말 문이 막히는 놀라운 기술, 우리나라 연구소가 보유하고 있다! | 과학쿠키 다큐 단편

39억 년 전 그린란드에서 형성된 평범한 모래알 하나에는 지구의 기나긴 역사가 고스란히 기록되어 있습니다. 과학자들은 원자라는 우주의 가장 작은 구성 단위를 정밀하게 측정함으로써 이 암석의 나이를 알아내고 당시의 지구 환경을 유추합니다. 양자 역학의 세계에 존재하는 미세한 원자의 질량을 정확히 잴 수 있는 저울, 즉 질량 분석 기술이 발달함에 따라 우리는 눈에 보이지 않는 미시 세계를 통해 거시적인 지구의 과거를 읽어낼 수 있게 되었습니다. 질량 분석의 근본적인 아이디어는 19세기 말 조지프 존 톰슨의 음극선 실험에서 시작되었습니다. 그는 전기장과 자기장이 음극선에 미치는 영향을 연구하며 입자의 질량 대 전하비를 측정해 냈습니다. 모든 물질이 원자로 이루어져 있다는 통찰 아래, 원자를 이온화시켜 전기적 성질을 띠게 만들면 그 물리적 궤적을 통해 질량을 산출할 수 있다는 원리가 정립되었습니다. 이는 현대의 모든 질량 분석기가 작동하는 가장 핵심적인 물리적 토대가 되었습니다. 이온의 질량을 분석하는 대표적인 방식 중 하나는 자기장을 이용한 자기 섹터형 방식입니다. 전기적 성질을 띤 입자가 자기장 안을 통과할 때 받는 로런츠 힘을 활용하는 것입니다. 입자의 질량에 따라 관성이 달라지기 때문에 비행 궤적이 휘어지는 정도에 차이가 발생합니다. 가벼운 이온은 많이 휘어지고 무거운 이온은 상대적으로 덜 휘어지는 원리를 이용하여, 검출기에 도달하는 위치를 분석함으로써 시료 내 원소의 종류와 성분을 정밀하게 파악할 수 있습니다. 비행 시간형(TOF) 방식은 이온들의 달리기 경주와 같습니다. 동일한 전압으로 가속된 이온들은 질량에 따라 속도가 달라지며, 가벼운 이온일수록 검출기에 먼저 도달하게 됩니다. 또한 네 개의 금속 막대를 이용한 사중극자(Quadrupole) 방식은 교란된 전기장을 통해 특정 질량을 가진 이온만을 선택적으로 통과시키는 질량 필터 역할을 수행합니다. 이러한 기술들은 각기 다른 분석적 장점을 지니고 있으며, 연구 목적에 따라 단독으로 사용되거나 서로 결합되어 활용됩니다. 질량 분석의 정밀도를 극대화하기 위해 FT-ICR MS와 오비트랩 기술이 등장했습니다. FT-ICR MS는 초전도 자석이 만드는 강한 자기장 속에서 원운동하는 이온의 공명 주파수를 포착하고, 이를 푸리에 변환으로 해석하여 극도로 높은 분해능을 구현합니다. 오비트랩은 자기장 대신 정전기적 인력을 활용해 이온을 궤도 진동시키며 이때 발생하는 미세한 신호를 분석합니다. 이러한 첨단 방식들은 복잡한 분자 구조를 지닌 물질의 성분을 소수점 단위까지 정확하게 구별해냅니다. 한국기초과학지원연구원(KBSI)이 보유한 나노 SIMS나 SHRIMP 같은 장비들은 이러한 물리적 원리를 실제 연구 현장에 적용한 사례입니다. 나노 SIMS는 미세한 이온 빔으로 시료 표면을 훑어 원소 분포를 나노 단위의 이미지로 구현하며, SHRIMP는 저어콘 광물 속 우라늄과 납의 동위원소 비율을 측정해 암석의 연대를 정확히 계산합니다. 이를 통해 수십억 년 전의 지질학적 사건뿐만 아니라 과거의 기후 변화 기록까지 촘촘하게 복원해내는 것이 가능해졌습니다. 질량 분석 기술은 지질학 연구를 넘어 첨단 산업과 실생활 전반에 걸쳐 중추적인 역할을 담당합니다. 배터리 양극 활물질의 미세한 성분을 분석하여 에너지 효율을 개선하거나, 초미세먼지의 발원지를 추적하고 생물 시료의 이동 경로를 파악하는 등 그 범용성은 무한합니다. 무엇보다 중요한 것은 이러한 선도 연구 장비를 창의적으로 운용하는 연구자들의 역량입니다. 정밀한 장비와 전문적인 탐구 정신이 만날 때 기초과학의 새로운 가치가 창출됩니다.

보고도 말 문이 막히는 놀라운 기술, 우리나라 연구소가 보유하고 있다! | 과학쿠키 다큐 단편

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양자 세계를 눈으로 보는 방법! 무려 122억원짜리 전자현미경의 경이로운 성능을 보여드립니다. | 과학쿠키 다큐 단편

가시광선을 이용하는 광학현미경은 마이크로미터 단위의 세계를 관찰하는 데 유용하지만, 그보다 훨씬 작은 나노 세계를 들여다보기에는 한계가 있습니다. 빛의 파장보다 관찰하려는 대상이 더 작기 때문입니다. 이를 극복하기 위해 과학자들은 빛 대신 전자를 사용하기 시작했습니다. 전자는 파동의 성질을 가지고 있으며, 가속 전압을 높일수록 파장이 짧아져 훨씬 정밀한 관찰이 가능해집니다. 이처럼 전자현미경은 우리가 육안으로 볼 수 없는 미시 세계의 문을 여는 핵심적인 도구입니다. 전자현미경의 등장은 드브로이의 물질파 이론과 깊은 관련이 있습니다. 양자역학의 세계에서는 전자와 같은 물질도 빛처럼 파동으로 거동하는데, 전자는 전기장을 통해 가속과 조절이 용이하다는 장점이 있습니다. 독일의 물리학자 에른스트 루스카는 이러한 원리를 바탕으로 최초의 전자현미경을 개발했습니다. 초기의 배율은 낮았지만, 이는 인류가 빛의 한계를 넘어 나노 세계를 탐구할 수 있는 가능성을 열어준 역사적인 사건이었으며 오늘날 초고전압 장비의 모태가 되었습니다. 우리나라가 보유한 최고 수준의 장비 중 하나인 초고전압 투과 전자현미경(HVEM)은 전자를 매우 높은 전압으로 가속하여 시료를 투과시킵니다. 이를 통해 약 50만 배의 배율로 금박을 확대하면, 규칙적으로 배열된 금 원자 알갱이들을 직접 관찰할 수 있습니다. HVEM은 원자의 위치뿐만 아니라 전자빔에 의해 원자 간 결합이 끊어지며 가루처럼 떨어져 나가는 모습까지 영상으로 기록할 수 있을 만큼 뛰어난 분해능을 자랑하며, 재료 내부의 미세한 결함을 분석하는 데 활용됩니다. 생물학 연구에서 혁신을 일으킨 장비는 바로 액체 질소를 이용하는 초저온 전자현미경(Cryo-EM)입니다. 생물 시료는 상온에서 결정이 생기기 쉬우나, 액체 에테인을 이용해 급속 냉각하면 유리처럼 투명한 상태로 보존할 수 있습니다. 이 방식은 단백질 복합체나 세포막 단백질의 3차원 구조를 규명하는 데 탁월합니다. 기존의 엑스레이 결정학보다 적은 시료로도 결정을 만들지 않고 구조를 분석할 수 있어 신약 개발과 생명공학 연구의 핵심적인 역할을 수행하고 있습니다. 생물 전용 초고전압 투과 전자현미경(Bio-HVEM)은 높은 투과력을 바탕으로 기존 현미경보다 훨씬 두꺼운 시료를 관찰할 수 있게 해줍니다. 생물 시료는 전자빔에 의해 형태가 변하는 등 쉽게 손상될 수 있으므로, 이를 방지하기 위한 특수 필터와 생물에 최적화된 카메라가 장착되어 있습니다. 특히 시료를 다양한 각도로 기울여 촬영한 뒤 이를 컴퓨터로 시뮬레이션하면 정교한 3차원 이미지를 얻을 수 있습니다. 이는 2차원 단면 사진에서는 얻을 수 없었던 입체적이고 방대한 정보를 제공합니다. 최첨단 장비인 모노 수차 보정 주사 투과 전자현미경(Mono-Cs STEM)은 수차 보정기를 통해 전자빔을 옹스트롬(Å) 단위로 모아 원자 수준의 이미지를 구현합니다. 이 장비의 진가는 단순히 보는 것에 그치지 않고, 투과된 전자의 에너지 손실을 분석하여 시료의 화학적 성분을 동시에 파악할 수 있다는 데 있습니다. 실제로 반도체 소자의 미세 공정을 분석할 때, 복잡한 배선 사이의 거리 측정은 물론이고 특정 위치에 어떤 원소가 분포해 있는지까지 정밀하게 식별해 낼 수 있습니다. 첨단 기초과학 연구를 위해서는 고성능 장비뿐만 아니라 이를 능숙하게 다루는 전문 연구자의 역량이 필수적입니다. 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 국내 최고 수준의 전자현미경들을 운용하며 다양한 기관과 협업하고 독자적인 연구를 이어가고 있습니다. 원자의 배열부터 복잡한 단백질의 구조, 최첨단 반도체의 내부까지 들여다보는 이러한 노력은 인류의 지식 지평을 넓히고 미래 기술을 진보시키는 밑거름이 될 것입니다. 보이지 않는 세계를 향한 탐구는 앞으로도 계속될 것입니다.

양자 세계를 눈으로 보는 방법! 무려 122억원짜리 전자현미경의 경이로운 성능을 보여드립니다. | 과학쿠키 다큐 단편

과학쿠키[크브씨네 스토리]

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[연구원 브이로그] 📹#단백질 연구에 진심인 연구원👨‍🔬을 소개합니다 🎤

한국기초과학지원연구원(KBSI)의 이영호 박사는 단백질의 본질을 탐구하며 질병 극복의 실마리를 찾는 과학자입니다. 그는 단백질 사이의 상호작용과 변성 과정을 연구하여 다양한 질병을 해결할 수 있는 신약 개발의 기초를 마련하고 있습니다. 특히 바이오융합연구부 소속으로서 코로나19 바이러스와 세포의 결합 메커니즘을 밝히는 등 현대 의학의 난제들을 단백질 과학적 관점에서 접근하고 있습니다. 과학자로서의 삶을 집처럼 여기며 연구에 몰두하는 그의 열정은 우리 기초과학의 미래를 밝히는 든든한 초석이 되고 있습니다. 이 박사는 일본 오사카 대학에서 부교수로 재직한 경험을 바탕으로 탄탄한 글로벌 네트워크를 보유하고 있습니다. 그는 한국과 일본의 기초과학 트레이닝을 모두 거친 전문가로서, 국내 단백질 과학 분야의 인적 자원이 부족한 상황에서도 연구의 명맥을 잇기 위해 노력하고 있습니다. 주변의 시선에 흔들리지 않고 오직 한 가지 연구에만 집중하는 전형적인 과학자의 모습은 동료들에게도 큰 귀감이 됩니다. 아이디어가 떠오를 때마다 수첩에 기록하며 파킨슨병 치료나 단백질 안정화에 대한 해답을 찾으려는 그의 노력은 쉼 없이 계속됩니다. 단백질 연구의 핵심은 그 성질을 이해하는 것입니다. 이영호 박사는 이를 인간의 본성에 비유하여 설명합니다. 단백질은 본래 고유의 기능을 수행하는 '착한' 상태로 태어나지만, 환경의 변화에 따라 구조가 변형되면서 서로 뭉치기 시작합니다. 이렇게 응집된 단백질은 세포 내에서 독성을 띠게 되며, 이는 결과적으로 치매나 백내장 같은 퇴행성 질환의 직접적인 원인이 됩니다. 안정화되지 못한 단백질이 사슬처럼 길게 연결되어 거대한 응집체를 형성하는 과정은 질병의 발병 메커니즘을 이해하는 데 매우 중요한 단서가 됩니다. 연구의 기술적 완성도를 높이기 위해 KBSI의 우수한 인프라는 필수적입니다. 특히 단백질 구조 분석에 필수적인 핵자기공명(NMR) 장비는 한국 최고 수준의 성능을 자랑하며 이 박사의 연구를 뒷받침하고 있습니다. 그는 해외 석학들과의 온라인 미팅과 공동 연구를 통해 메커니즘 분석의 정밀도를 높이고 있습니다. 알츠하이머병과 파킨슨병의 원인을 규명하기 위한 이러한 학문적 끈기는 동료 과학자들 사이에서도 높게 평가받습니다. 인프라와 인적 자원이 결합된 연구 환경은 복잡한 단백질 응집 과정을 과학적으로 증명해내는 힘이 됩니다. 이영호 박사의 최종적인 목표는 단백질에 대한 깊은 이해를 바탕으로 실질적인 신약 개발에 공헌하는 것입니다. 그는 어릴 적부터 동물을 사랑했던 마음을 담아, 인간뿐만 아니라 약이 부족한 동물들을 위한 치료제 개발까지 염두에 두고 있습니다. 힘들고 긴 여정이지만 단백질 응집 메커니즘을 완벽히 규명하여 인류가 겪고 있는 질병의 고통을 덜어주는 것이 그의 사명입니다. 기초과학에 대한 확고한 신념과 가족의 응원을 동력 삼아, 그는 오늘도 밤늦게까지 연구실의 불을 밝히며 단백질이라는 미지의 세계를 탐구하고 있습니다.

[연구원 브이로그] 📹#단백질 연구에 진심인 연구원👨‍🔬을 소개합니다 🎤

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생명과학
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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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코로나19 종식을 위한 필수 연구! 단백질 구조 분석

최근 전 세계를 휩쓴 바이러스의 확산은 우리가 누려온 평범한 일상이 얼마나 소중한지 다시금 깨닫게 해주었습니다. 신종 바이러스는 어느 날 갑자기 하늘에서 떨어지는 것이 아니라, 본래 동물을 숙주로 삼던 바이러스가 인간과 접촉하며 변이를 일으킨 결과입니다. 특히 무분별한 환경파괴와 지구온난화로 인해 동물들의 서식지가 이동하면서 인간과의 접촉면적이 넓어졌고, 이 과정에서 발생한 새로운 변이체들이 우리 인류를 위협하는 강력한 적으로 부상하게 된 것입니다. 신종 감염병에 맞서기 위해 가장 먼저 선행되어야 할 과제는 바이러스의 게놈을 파악하고 그 구성 성분을 분석하는 일입니다. 생명체의 핵심 분자인 단백질은 그 입체적인 모양에 따라 고유한 기능을 수행하기 때문에, 단백질의 구조를 정확히 규명하는 것은 생물학적 이해의 근간이 됩니다. 정밀한 구조 분석을 통해 바이러스의 특성을 파악해야만 비로소 질병을 효과적으로 억제할 수 있는 치료제나 백신 개발의 첫 단추를 성공적으로 끼울 수 있기 때문입니다. 바이러스는 스스로 증식할 수 없기에 반드시 숙주 세포 내부로 침투해야만 합니다. 감염의 시작은 바이러스 입자가 표적 세포를 인지하여 세포막에 결합하는 과정에서 이루어집니다. 예를 들어 코로나19 바이러스는 표면에 골프채 모양의 단백질을 가지고 있는데, 이것이 인체 세포의 수용체와 열쇠와 자물쇠처럼 결합하여 침투합니다. 따라서 이러한 단백질 간의 결합을 방해하거나 차단하는 기술을 확보하는 것이 감염병 확산을 근본적으로 막는 핵심적인 전략이 됩니다. 단백질의 3차원 구조를 원자 수준의 고해상도로 규명하기 위해 도입된 초저온 투과전자현미경 기술은 구조 생물학 분야에 혁명을 일으켰습니다. 이 기술은 단백질 시료를 수분이 포함된 자연상태 그대로 영하 196도에서 급속 동결시켜 관찰할 수 있다는 독보적인 장점이 있습니다. 한국기초과학지원연구원은 국내 최고 수준의 분석 시스템을 구축하여 컨트롤 타워 역할을 수행하고 있으며, 수만 개의 분자 영상을 전산처리로 재구성하여 정밀한 입체 구조를 밝혀내고 있습니다. 최근 연구팀은 그동안 분석이 까다롭기로 유명했던 세포막 단백질의 구조를 규명하며 신약 개발 연구에 큰 획을 그었습니다. 또한 코로나19 바이러스 스파이크 단백질에 결합하는 항체 후보 물질을 발굴하고, 단백질 간 상호작용 원리를 이해함으로써 진단키트와 백신 개발에 박차를 가하고 있습니다. 20에서 200 나노미터에 불과한 작은 바이러스가 인류의 삶을 흔들고 있지만, 바이러스가 진화하는 속도보다 더 빠르게 발전하는 과학 기술이 우리의 소중한 일상을 지켜낼 것입니다.

코로나19 종식을 위한 필수 연구! 단백질 구조 분석

한국기초과학지원연구원

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[2020 주니어닥터] 큐리언스 성공기 제1화 - 큐리언스의 좌절

대덕연구단지에 위치한 한국기초과학지원연구원(KBSI)에서 진행된 2019년 주니어닥터가 성황리에 마무리되었습니다. 이 행사의 마스코트인 큐리언스는 많은 이들에게 큰 사랑을 받아왔습니다. 하지만 인기가 높아지자 큐리언스는 점차 연예인병 증상을 보이기 시작했습니다. 팬들의 정중한 사인 요청에도 무례하게 대응하거나 본래의 역할을 망각하는 등 이전의 친근했던 모습과는 확연히 다른 태도를 보이며 주변의 우려를 샀습니다. 과학 대중화를 위해 탄생한 캐릭터가 대중의 관심 속에서 변해버린 안타까운 상황이 연출된 것입니다. 직장 내에서의 근무 태도 또한 심각한 문제로 지적되었습니다. 업무 시간에 집중하기보다는 웹툰을 감상하며 시간을 보내는 등 공적인 책임을 다하지 않는 불성실한 모습이 포착되었기 때문입니다. 이러한 태도는 동료들과 조직 전반에 부정적인 영향을 미치게 되었고, 결국 팀장님은 단호한 결단을 내리기에 이르렀습니다. 조직의 기강을 바로잡고 주니어닥터의 명예를 지키기 위해 큐리언스의 퇴출을 선택한 것입니다. 아무리 인기 있는 존재라 할지라도 기본을 갖추지 못한 구성원을 계속 포용하기는 어렵다는 사실을 보여줍니다. 결국 퇴출 통보를 받은 큐리언스는 묵묵히 자신의 짐을 싸서 사무실을 떠나게 되었습니다. 미리 준비라도 한 듯 신속하게 짐을 정리하고 나가는 모습에서 깊은 쓸쓸함과 허무함이 교차합니다. 화려했던 인기 뒤에 가려진 그릇된 행동이 결국 스스로를 고립시킨 안타까운 결과라 할 수 있습니다. 이번 일은 우리에게 아무리 높은 위치에 오르더라도 자신의 본분과 주변 사람들에 대한 고마움을 잊지 말아야 한다는 중요한 교훈을 남깁니다. 조직 내에서의 인성과 성실함이 실력만큼이나 중요하다는 사실을 다시 한번 일깨워 주며 소동은 끝이 났습니다.

[2020 주니어닥터] 큐리언스 성공기 제1화 - 큐리언스의 좌절

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계속되는 신종 바이러스의 출현, 입체구조를 밝혀 이겨내다

신종 바이러스는 지구상에 존재하지 않았던 생명체가 갑자기 나타나는 현상이 아닙니다. 주로 열대 우림 개발로 인한 야생 동물과의 접촉이나 지구 온난화 같은 환경 변화가 주요 원인으로 꼽힙니다. 동물들 사이에서는 큰 문제를 일으키지 않던 바이러스가 서식지 파괴로 인해 인간의 생활권으로 넘어오게 되는 것입니다. 특히 기온 상승으로 인해 매개 곤충이 북반구로 이동하면서 아열대 지역의 질병이 전 세계로 확산되는 등 인위적인 요인이 바이러스의 전파를 가속화하고 있습니다. 새로운 바이러스의 위협으로부터 인류를 보호하기 위해서는 신속하고 정확한 진단법과 안전한 백신을 개발하는 것이 무엇보다 중요합니다. 이를 위해서는 바이러스가 인체에 감염되는 과정을 정밀하게 파악하는 기초 연구가 선행되어야 합니다. 그 핵심 도구로 주목받는 것이 바로 '초저온 전자현미경(Cryo-EM)'입니다. 이 장비는 단백질이나 바이러스의 3차원 구조를 원자 수준에서 규명하여 감염의 메커니즘을 시각적으로 밝혀내는 데 결정적인 역할을 수행합니다. 초저온 전자현미경(Cryo-EM)은 생체 시료를 영하 196도의 액체 에탄에서 순식간에 얼리는 급속 동결 기술을 사용합니다. 이를 통해 시료는 수분을 머금은 자연 상태 그대로 유리화된 얼음 속에 보존되어 전자현미경을 통한 정밀 관찰이 가능해집니다. 이 방식은 기존의 X-선 결정학이나 NMR 기술로는 분석하기 까다로웠던 세포막 단백질이나 거대 단백질 복합체의 구조를 규명하는 데 탁월한 성능을 보입니다. 단백질의 실제 형태를 왜곡 없이 파악할 수 있다는 점이 구조생물학 연구에서 이 기술이 갖는 독보적인 장점입니다. 기술의 발전은 비약적으로 이루어져 2013년 준원자 수준을 넘어 현재는 원자 수준의 분해능을 구현하고 있습니다. 직접 전자 검출 소자와 고도화된 전산 처리 알고리즘 덕분에 이제는 단백질을 구성하는 개별 아미노산 잔기까지 확인할 수 있는 단계에 이르렀습니다. 이러한 정밀도는 효율적인 진단 키트 제작의 밑바탕이 됩니다. 바이러스 표면의 스파이크 단백질 구조를 명확히 이해하면, 이를 정확히 식별해낼 수 있는 항체를 설계하고 환자의 검체 반응을 신속하게 확인하는 시스템을 구축할 수 있기 때문입니다. 최근에는 코로나19 바이러스의 스파이크 단백질과 인간 세포 결합부의 구조가 초저온 전자현미경(Cryo-EM)으로 밝혀지며 백신 개발에 큰 전기를 마련했습니다. KBSI 연구팀은 이러한 최첨단 장비와 기술력을 바탕으로 항체 후보 물질을 발굴하고 단백질 간의 상호작용 원리를 규명하는 데 매진하고 있습니다. 기초적인 구조 분석 연구는 결국 실질적인 치료제 개발과 진단 기술의 고도화로 이어집니다. 인류를 위협하는 제2의 감염병 사태를 예방하고 소중한 일상을 지키기 위한 과학적 노력은 지금 이 순간에도 계속되고 있습니다.

계속되는 신종 바이러스의 출현, 입체구조를 밝혀 이겨내다

한국기초과학지원연구원코로나19 A to Z

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2019 KBSI STORY [주요 연구성과 총결산]

2019년 한 해는 기초과학 연구 분야에서 실질적이고 의미 있는 성과를 거둔 시간이었습니다. 특히 반도체 소재 개발에 필수적인 자기장 측정기를 국산화하며 국내 기초과학 장비의 활용 영역을 한 단계 넓히는 쾌거를 이루었습니다. 연구진은 수입에 의존하던 전자석을 대체할 수 있는 고효율 기술 개발에 성공했으며, 이는 더 적은 전류로 구동 가능하면서도 크기를 획기적으로 줄인 혁신적인 결과물이었습니다. 이러한 장비 국산화는 우리 연구진의 우수한 저력을 보여주는 동시에 미래 산업 경쟁력을 확보하는 중요한 기반이 되었습니다. 대덕특구에서 열린 '주니어 닥터' 행사는 과학기술의 문턱을 낮추고 대중과 소통하는 소중한 장이 되었습니다. 평소 학교에서 접하기 어려운 첨단 과학 기술을 공연, 토크, 체험 등 다채로운 형식을 통해 풀어내어 학생들에게 과학의 즐거움을 선사했습니다. 어렵게만 느껴졌던 과학이 실은 매우 흥미롭고 가까운 학문임을 깨닫게 하는 이 프로그램은 미래 과학 인재 양성을 위한 연구원의 사회적 역할을 충실히 수행했습니다. 많은 아이가 과학의 세계를 마음껏 탐구하며 창의적인 꿈을 키울 수 있었던 뜻깊은 시간이었습니다. 미세먼지 문제 해결을 위한 과학적 접근에서도 괄목할 만한 연구 성과가 있었습니다. 한국기초과학지원연구원(KBSI)의 정밀 장비와 분석 노하우를 바탕으로, 초미세먼지를 구성하는 질소나 황 같은 무기 성분이 인접한 해양과 육지의 영향을 어떻게 받는지 세계 최초로 밝혀냈습니다. 미세먼지가 이동 경로에 따라 어떻게 변형되고 어떤 특징을 갖게 되는지 정밀하게 확인하는 과정은 대기 환경 정책 수립에 핵심적인 자료가 됩니다. 이는 기초과학 연구가 단순한 지식 탐구를 넘어 시민들의 삶의 질을 개선하는 데 직접적으로 기여한 대표적인 사례입니다. 전국의 각 지역 센터들도 각자의 위치에서 한마음으로 목표를 향해 정진해 왔습니다. 서울센터는 연구의 즐거움과 행복을 나누는 공동체로서의 가치를 실현했으며, 전주센터는 2020년 고령동물 연구시설 준공이라는 새로운 도약을 준비하며 기대감 가득한 소식을 전했습니다. 지역 센터들이 보유한 고유의 인프라와 전문성은 연구원 전체의 발전 원동력이 되었으며, 구성원 간의 서로 아끼고 사랑하는 마음은 더 큰 목표를 향해 나아가는 든든한 버팀목이 되었습니다. 이러한 소통과 협업의 문화는 조직이 건강하게 성장하는 핵심 자산이 되었습니다. 한 해를 마무리하며 되돌아본 성과들은 모든 임직원이 각자의 자리에서 최선을 다해 얻어낸 귀한 열매들입니다. 때로는 치열한 고민과 어려움도 있었지만, 서로를 격려하고 묵묵히 등을 빌려주는 따뜻한 동료애가 있었기에 가능했던 일이었습니다. 다가오는 새해에도 계획했던 모든 일이 원만히 이루어지기를 소망하며, 아이처럼 맑고 밝은 마음으로 새로운 여정을 맞이할 준비를 마쳤습니다. 기초과학의 발전과 사회적 가치 실현을 위해 멈추지 않고 정진하는 연구원의 내일은 지나온 시간보다 더욱 빛나고 보람찬 시간이 될 것으로 기대됩니다.

2019 KBSI STORY [주요 연구성과 총결산]

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