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한빛사 인터뷰
한빛사 인터뷰
- 등록2015-10-12
- 조회7,569
Nano Lett., Publication Date (Web): August 31, 2015 | DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02286
An Ultrasensitive, Selective, Multiplexed Superbioelectronic Nose That Mimics the Human Sense of Smell
1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드
"어릴 적 어머님의 구수한 된장찌개 냄새, 달콤한 와인 향, 옛 연인의 향기 등" 인간에게 편안함과 따뜻함을 떠오르게 하는 이러한 향기들을 저장하는 기기는 왜 없을까? 란 질문이 인간 코를 모사한 "바이오전자 코" 연구의 시작입니다. 인간의 오감 중에서 그 복잡성으로 인하여 가장 알려지지 않은 영역이 후각 분야이며, 인간의 코는 연속적으로 다른 냄새를 맡지 못하는 냄새의 한계가 있습니다. 이는 i) 후각의 인지는 수많은 후각 신경세포에 의해 발생한 신경신호의 조합에 의해서 이루어져 그 메커니즘이 매우 복잡하며, ii) 원자하나 차이에 의해서 냄새가 결정되는 냄새분자들을 감지해야 하기 때문입니다. 따라서, 인공 후각 재현 기술은 고 감응성/선택성 바이오센서 제조 기술이 있어야 비로소 가능합니다. 이러한 바이오전자 코 개발의 경제적인 측면은 2014년 한국과학기술기획평가원에서 선정한 미래사회 안전 10대 유망기술 중 하나이며 한국사회 핵심트렌드로 분류되어 10년 내 경제적 및 기술적 파급효과가 매우 큰 분야입니다 ($144억, 2016예상).
전자 코 제조 기술 개발은 지금까지 국내 다양한 연구팀(KAIS, DGIST, UNIST 등)에 의해서 진행되어 왔으며, 최근 저희 연구진들에 의해서 개발된 인간 후각수용체가 부착된 전도성고분자 나노튜브기반 전계감응효과(field-effect transistor: FET) 바이오전자 코는 냄새분자들의 원자한개 차이까지 구별해 내는 고 감응성 바이오전자 코입니다. 하지만, 트랜지스터로 활용된 전도성 고분자 나노구조체는 기판 위 나노어레이를 통한 균일한 성능을 가지는 트랜스튜서로 제조가 힘들어 단 한가지의 냄새분자만을 감지할 수 있다는 것이 기존 저희 연구진이 개발한 기존 바이오전자 코의 한계였습니다. 하지만, 이번 연구는 이러한 단일 냄새 분자 인지 능력을 여러 가지 냄새 분자 인지가 가능한 인공 후각 재현 기술개발에 성공하였다는 것이 본 연구의 가장 큰 차별성이라 할 수 있습니다.
특히, 이번 연구결과를 기반으로 현재 기술로 불가능한 인간 후각의 코드화와 표준화에 한걸음 더 다가갔으며, 향후 식품 및 향수 감별, 마약 조기 검출, 향기나는 TV등 미래 기술에 응용할 수 있을 것으로 생각됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
한국생명공학연구원 (원장 오태광, 이하 KRIBB)는 30년 역사를 이어 왔으며, 우리나라 생명공학 기술개발의 중추기관으로 보건의료, 식량증산, 바이오신소재, 환경정화, 신 에너지 개발 등 첨단 생명공학연구를 수행하고 있는 국내 유일의 바이오전문 정부출연 연구기관입니다. 저희 연구소에 크게 6개의 연구소가 있으며, 모두 각 분야에서 주요 인프라를 구축하고 있습니다. 저는 바이오융복합연구소 바이오나노연구센터에 속해 있습니다. 이 곳은 저희 KRIBB 내에서 유일하게 나노구조체기반 바이오기술에 접목하는 연구를 하는 곳으로 연구원들의 출신이 매우 다양합니다.
특히, 바이오나노센터에서 최근 설립된 바이오나노헬스가드연구단 (단장 정봉현 책임연구원)은 NT/BT/IT 융.복합 기술 기반 메르스와 같은 신.변종 바이러스, 슈퍼 박테리아와 같은 국가 재난형 바이오유해물질에 대한 신속한 현장 검출 및 조기진단을 위해 설립된 우리나라(미래창조과학부-글로벌 프론티어 사업) 최대 규모의 연구사업입니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구란 것이 새로운 것을 발견하고 기존 기술을 더욱 발전시킨다는 점에서 매우 매력적인 것 같습니다. 이번 연구 또한 과정은 많이 힘들었지만, 결과적으로 더욱 발전된 기술을 개발했다는 것에 자부심을 느끼고 있습니다. 바램이 있다면 이번 연구개발 결과를 시작으로 제가 하고 싶은 연구를 맘껏 할 수 있는 환경이 주어졌으면 합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
바이오나노 융복합 분야는 최근에 떠오르는 분야 중에 하나 입니다. 융.복합이란 분야가 서로 다른 기술이 결합하여 신기술.신제품을 개발함으로써 새로운 분야로의 연구활동을 창출하는 것이라고 생각하시면 됩니다. 현재 대학에서 학과간의 벽을 허물어 융.복합과를 만들고 융.복합 대학원을 새로 만드는 것 또한, 기존의 것을 확장하여 새로운 학문을 만들고자 하는 취지입니다. 저는 융.복합 학문에 관심이 있으신 후배님들께 먼저 한 분야에 초석을 쌓으라고 권하고 싶습니다. 저는 화학과를 졸업하고 화학공학에서 박사학위를 받고, 환경공학과에서 박사 후 과정을 거치면서 다양한 분야를 접했던 것 같습니다. 하지만, 저의 초석은 나노재료 제조였으며, 나노재료란 용매에 타 분야인 용질들을 섞이거나 조화되게 노력하였기에 융.복합 연구가 가능했던 것 같습니다. 더 나아가, 연구 경험과 기초가 완전히 다른 두 분야가 만나기에 타 분야에 대한 이해와 관심이 반드시 필요합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
제가 한국생명공학연구원을 선택한 계기는 바이오나노 융복합 연구 인프라가 잘 구축되었기 때문입니다. 이 곳에서 NT/BT/IT가 융합된 "인체 삽입형 바이오나노 센서"를 개발하는 것이 제 목표입니다. 더 나아가, 이를 실 생활에 적용하여 국민 보건 증진 및 창조경제에 이바지 하고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
본 연구를 진행하면서 도움을 주셨던 송현석 박사, 이승환 박사, 배준원 교수님, 윤현석 교수님, 박태현 교수님 및 장정식 교수님께 감사 인사를 드리고 싶습니다. 제가 비록 주저자 이긴 하지만, 이 분들의 도움이 없었다면 지금의 결과는 없었을 것입니다. 특히, 저의 박사 지도교수님이신 장정식교수님께 감사 인사 드리고 싶습니다. 그리고, 항상 연구에 전념할 수 있게 옆에서 도와준 아내 박선주 박사에게 사랑한다고 전하고 싶습니다. 감사합니다.
"어릴 적 어머님의 구수한 된장찌개 냄새, 달콤한 와인 향, 옛 연인의 향기 등" 인간에게 편안함과 따뜻함을 떠오르게 하는 이러한 향기들을 저장하는 기기는 왜 없을까? 란 질문이 인간 코를 모사한 "바이오전자 코" 연구의 시작입니다. 인간의 오감 중에서 그 복잡성으로 인하여 가장 알려지지 않은 영역이 후각 분야이며, 인간의 코는 연속적으로 다른 냄새를 맡지 못하는 냄새의 한계가 있습니다. 이는 i) 후각의 인지는 수많은 후각 신경세포에 의해 발생한 신경신호의 조합에 의해서 이루어져 그 메커니즘이 매우 복잡하며, ii) 원자하나 차이에 의해서 냄새가 결정되는 냄새분자들을 감지해야 하기 때문입니다. 따라서, 인공 후각 재현 기술은 고 감응성/선택성 바이오센서 제조 기술이 있어야 비로소 가능합니다. 이러한 바이오전자 코 개발의 경제적인 측면은 2014년 한국과학기술기획평가원에서 선정한 미래사회 안전 10대 유망기술 중 하나이며 한국사회 핵심트렌드로 분류되어 10년 내 경제적 및 기술적 파급효과가 매우 큰 분야입니다 ($144억, 2016예상).
전자 코 제조 기술 개발은 지금까지 국내 다양한 연구팀(KAIS, DGIST, UNIST 등)에 의해서 진행되어 왔으며, 최근 저희 연구진들에 의해서 개발된 인간 후각수용체가 부착된 전도성고분자 나노튜브기반 전계감응효과(field-effect transistor: FET) 바이오전자 코는 냄새분자들의 원자한개 차이까지 구별해 내는 고 감응성 바이오전자 코입니다. 하지만, 트랜지스터로 활용된 전도성 고분자 나노구조체는 기판 위 나노어레이를 통한 균일한 성능을 가지는 트랜스튜서로 제조가 힘들어 단 한가지의 냄새분자만을 감지할 수 있다는 것이 기존 저희 연구진이 개발한 기존 바이오전자 코의 한계였습니다. 하지만, 이번 연구는 이러한 단일 냄새 분자 인지 능력을 여러 가지 냄새 분자 인지가 가능한 인공 후각 재현 기술개발에 성공하였다는 것이 본 연구의 가장 큰 차별성이라 할 수 있습니다.
특히, 이번 연구결과를 기반으로 현재 기술로 불가능한 인간 후각의 코드화와 표준화에 한걸음 더 다가갔으며, 향후 식품 및 향수 감별, 마약 조기 검출, 향기나는 TV등 미래 기술에 응용할 수 있을 것으로 생각됩니다.
2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.
한국생명공학연구원 (원장 오태광, 이하 KRIBB)는 30년 역사를 이어 왔으며, 우리나라 생명공학 기술개발의 중추기관으로 보건의료, 식량증산, 바이오신소재, 환경정화, 신 에너지 개발 등 첨단 생명공학연구를 수행하고 있는 국내 유일의 바이오전문 정부출연 연구기관입니다. 저희 연구소에 크게 6개의 연구소가 있으며, 모두 각 분야에서 주요 인프라를 구축하고 있습니다. 저는 바이오융복합연구소 바이오나노연구센터에 속해 있습니다. 이 곳은 저희 KRIBB 내에서 유일하게 나노구조체기반 바이오기술에 접목하는 연구를 하는 곳으로 연구원들의 출신이 매우 다양합니다.
특히, 바이오나노센터에서 최근 설립된 바이오나노헬스가드연구단 (단장 정봉현 책임연구원)은 NT/BT/IT 융.복합 기술 기반 메르스와 같은 신.변종 바이러스, 슈퍼 박테리아와 같은 국가 재난형 바이오유해물질에 대한 신속한 현장 검출 및 조기진단을 위해 설립된 우리나라(미래창조과학부-글로벌 프론티어 사업) 최대 규모의 연구사업입니다.
3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람
연구란 것이 새로운 것을 발견하고 기존 기술을 더욱 발전시킨다는 점에서 매우 매력적인 것 같습니다. 이번 연구 또한 과정은 많이 힘들었지만, 결과적으로 더욱 발전된 기술을 개발했다는 것에 자부심을 느끼고 있습니다. 바램이 있다면 이번 연구개발 결과를 시작으로 제가 하고 싶은 연구를 맘껏 할 수 있는 환경이 주어졌으면 합니다.
4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?
바이오나노 융복합 분야는 최근에 떠오르는 분야 중에 하나 입니다. 융.복합이란 분야가 서로 다른 기술이 결합하여 신기술.신제품을 개발함으로써 새로운 분야로의 연구활동을 창출하는 것이라고 생각하시면 됩니다. 현재 대학에서 학과간의 벽을 허물어 융.복합과를 만들고 융.복합 대학원을 새로 만드는 것 또한, 기존의 것을 확장하여 새로운 학문을 만들고자 하는 취지입니다. 저는 융.복합 학문에 관심이 있으신 후배님들께 먼저 한 분야에 초석을 쌓으라고 권하고 싶습니다. 저는 화학과를 졸업하고 화학공학에서 박사학위를 받고, 환경공학과에서 박사 후 과정을 거치면서 다양한 분야를 접했던 것 같습니다. 하지만, 저의 초석은 나노재료 제조였으며, 나노재료란 용매에 타 분야인 용질들을 섞이거나 조화되게 노력하였기에 융.복합 연구가 가능했던 것 같습니다. 더 나아가, 연구 경험과 기초가 완전히 다른 두 분야가 만나기에 타 분야에 대한 이해와 관심이 반드시 필요합니다.
5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?
제가 한국생명공학연구원을 선택한 계기는 바이오나노 융복합 연구 인프라가 잘 구축되었기 때문입니다. 이 곳에서 NT/BT/IT가 융합된 "인체 삽입형 바이오나노 센서"를 개발하는 것이 제 목표입니다. 더 나아가, 이를 실 생활에 적용하여 국민 보건 증진 및 창조경제에 이바지 하고 싶습니다.
6. 다른 하시고 싶은 이야기들....
본 연구를 진행하면서 도움을 주셨던 송현석 박사, 이승환 박사, 배준원 교수님, 윤현석 교수님, 박태현 교수님 및 장정식 교수님께 감사 인사를 드리고 싶습니다. 제가 비록 주저자 이긴 하지만, 이 분들의 도움이 없었다면 지금의 결과는 없었을 것입니다. 특히, 저의 박사 지도교수님이신 장정식교수님께 감사 인사 드리고 싶습니다. 그리고, 항상 연구에 전념할 수 있게 옆에서 도와준 아내 박선주 박사에게 사랑한다고 전하고 싶습니다. 감사합니다.
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