1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명

본 논문은 시작부터 완성까지 최근 들어 많은 분야의 연구자들이 관심을 가진 나노, 바이오 관련 내용을 어떻게 접목해서 소개할지 고민을 많이 하며 집필했습니다. 논문 자체가 총설이기 때문에 동향 및 전망을 공동 연구가 진행되는 중간 시점에서 쌓인 저자들의 안목을 바탕으로 설명하고 있습니다. 하지만 기타 다른 리뷰 논문과는 차별성을 두기 위해 저자들의 실제 데이터를 사용하고 예들도 통일감을 주기 위해 일러스트레이션도 직접 논의를 통해 작성했습니다. 나노바이오, 특히 한국에서는 NT, BT라고 짧게 표현하는데, 분야 자체는 엄밀히 따지면 생물과 비생물의 연구를 나노미터 크기 수준에서 표현하고 분석하는 모든 일들을 총괄할 수 있습니다. 흔히 이야기하는 나노재료에 대한 연구가 급속하게 늘어나기 시작한 시기 이전에 분자 수준에서 연구를 하던 화학과 생물이 있었습니다. 화학의 경우는 간단한 작은 분자를 중심으로 유기, 무기, 분석, 물리 화학으로 크게 나뉘어 여러 가지 연구를 많이 진행했습니다. 생물의 경우도 물론 분자 수준 이해를 요구하는 연구를 전체적으로 분석하기 힘든 생명체 중심으로 연구를 진행했습니다. 이런 상황에서 그런 분자 수준의 이런 저런 이해를 도와 줄 수 있을 것으로 판단되는 나노재료들이 등장한 것입니다. 하지만 실제 이런 나노재료의 이용이 어느 수준까지 도움을 줄지 아직 아무도 확언하고 나올 수 없습니다. 테크놀러지는 존재하지만 아직 그것이 기타 과학의 다른 분야 및 사회 전반에 어떤 영향을 미칠지 예측하기가 쉽지 않기 때문이죠. 이 리뷰 본문은 최소 신경과학 (및 기타 생물학) 분야에서 어떤 것을 최소한 알고 시작해야 할지 길라잡이의 역할을 해보자는 취지에서 기획을 시작했습니다. 현재 진행되고 있는 연구에서 에피소드라고 하면 각기 다른 분야에 있는 교수님들과 해당 실험실원들에게 제 연구에 대해 설명할 때 표현 방식에서 차이가 발생한다는 것입니다. 예를 들어 제 일차 지도교수이자 재료 화학 분야에 종사하시는 Galen Stucky 교수님께 생물학 분야 일을 설명 드리려면 기본적인 사항들도 설명할 준비를 해야 합니다. 마찬가지로 신경과학쪽의 sponsor인 Ken Kosik 교수님께는 재료적인 측면을 설명 드릴 때 Stucky교수님께 설명할 때와는 전혀 다른 접근 방법으로 이야기해야 합니다. 각 분야의 언어가 다르고 중요시하는 부분이 다르기 때문이죠.

2. 연구를 진행했던 소속기관 또는 연구소에 대해 소개 부탁 드립니다.

앞서도 소개했지만 본 논문에는 기타 리뷰와는 다르게 중요 포인트를 보다 쉽고 알차게 제공하기 위해 저자들의 공동 연구 사이에서 나오게 된 데이터 및 직접 디자인한 일러스트레이션을 이용해서 설명하고 있습니다. 관련된 연구를 가능하게 한 원동력은 제가 박사학위를 받은 일리노이 주립대 (University of Illinois at Urbana-Champaign, 이하 Illinois)와 현재 오티스 윌리엄스 (Otis Williams) 포닥 펠로우로 있는 캘리포니아 대학교 산타 바바라 (University of California, Santa Barbara, 이하 UCSB) 내에 존재하는 세계적인 학과와 연구진 그리고 연구 시설에서 바탕했습니다. 양 대학이 사실상 자연대 및 공대를 막론하고 무기/생/유기 재료 과학 (Materials Science) 분야 모두에서 두각을 보이는 연구 중심 대학들입니다.

Illinois에 대해 우선적으로 소개하겠습니다. 제가 종사하고 있는 재료 과학 분야의 경우 화학과, 화공과, 물리학과, 전기전자공학, 기계공학 및 재료공학과 모두 톱10 프로그램에 속한다는 것은 재료 과학 연구 환경 면에서 금상첨화입니다. 이들 여섯 개 학과들이 톱10에 속하는 기관들은 (US News & World Report에 의하면) 일리노이를 비롯해서 MIT, 스탠포드, 버클리뿐입니다. 이러한 결과는 전통적인 학교/학과 reputation도 한몫을 하지만 무엇보다도 연구 시설의 수준에 대한 평가가 상당하기 때문입니다. 이를 증명이라도 하듯이 실제 합성 화학으로 석사를 한 저를 일리노이는 4년 안에 재료과학인으로 만들었습니다. 현재 한국에서 나노바이오 연구분야에서 여러 업적들을 많이 내신 서울대 현택환 교수님과 연세대 천진우 교수님 두 분 모두 일리노이 주립대 화학과에서 10년 전쯤에 박사학위를 마치셨습니다. 실제 리뷰 논문에도 이들 두 분의 최근 연구를 소개하고 있습니다.

현재 소속인 UCSB의 경우는 UC 시스템 10개 캠퍼스 중 하나로서 버클리, UCLA 다음으로 합류한 학교입니다. 학교 크기는 초창기에 1만 명 이하의 학부 중심 대학으로 운영하려고 했지만 지금은 학부/대학원 합쳐 2만 정도 되니까 흔히 이야기하는 주립대 크기인 4만 명 정도 (일리노이의 경우) 사이즈의 반 정도이지만 소규모 사립대보다는 두 배 이상 큽니다. 캠퍼스는 사진에서도 보시면 알겠지만 위치적으로 태평양 바다를 바로 옆에 두고 있고 일년 내내 20도 안팎의 온도를 유지합니다. 이런 이유에서 많은 학자들이 안식년을 UCSB로 오거나 정교수직을 보장 받은 교수들이 많이 이적해 옵니다. 최근 10년 사이에는 버클리 다음으로 노벨상 수상자가 5명으로 제일 많기도 합니다. UCSB는 전통적으로 나노/재료과학 및 바이오엔지니어링 분야 쪽으로 특화된 UC 캠퍼스입니다. 이러한 트랜드는 1970년대 말에서 1980년대에 초빙된 석학들로부터 시작되었고 학교에 의대가 없기 때문에 더더욱 그렇게 되었습니다.

관심을 가질 만한 캠퍼스내 조직을 몇 개 소개하겠습니다. 일단 이공계는 크게 College of Engineering과 (College of Letters and Science 아래) Division of Mathematrical, Life, and Physical Sciences (이하 DMLP) 로 구분됩니다. 공대학장 Matt Tirrell 교수님은 형제인 칼텍의 David Tirrell 교수님과 함께 남가주에서 쌍벽을 이루며 세포공학분야 쪽에 종사하고 있습니다. 최근 일리노이에서 옮겨온(!) DMLP 학장인 Pierre Wiltzius 교수님은 재료/물리분야에서 잘 알려진 인물입니다. Dan Morse 교수님(바이오재료/해양생물 분야)이 디렉터 역할을 하고 있는 ICB (Institute for Collaborative Biotechnologies)라는 조직은 UCSB, Caltech, MIT 교수들로 이뤄진 프로그램으로 미육군 지원하에 interdisciplinary한 연구를 학교간 또는 기업과 함께 진행하고 있습니다. 재료과학/공학 분야로는 MRL (Materials Research Laboratory) 및 CNSI (California NanoSystems Institute)가 있고, 신경과학 분야로는 NRI (Neuroscience Research Institute)가 있습니다. 줄기세포의 아버지라고 불리는 위스콘신 주립대의 James Thomson 교수님이 일 년 전쯤에 Adjunct Professor 자리를 수락한 이후로는 CIRM (California Institute of Regenerative Medicine) funding으로 세워진 Laboratory for Stem Cell Biology (shared stem cell lab)의 발전된 형태인 Center for Stem Cell Biology and Engineering이 조직되어 한창 공사 중에 있습니다. 이러한 UCSB의 특화된 연구 환경을 잘 대변해 주는 코멘트를 실제 CIRM review에서 찾아볼 수 있는데 관심 있는 분들은 다음 링크를 참조해 보시기 바랍니다. (http://www.cirm.ca.gov/rfa/RFA_07-01/CL1-00521-1.asp)

요컨데, UCSB에는 의대가 없지만 바이오재료/바이오엔지니어링 분야에서 두각을 보입니다. 공동연구에 대해 분야를 막론하고 많은 교수들이 호의적이고 실제 바이오 및 기타 다른 분야에서 공대 및 자연대 다른 학과 교수들과 접촉을 하여 다양한 교류를 통해 연구를 진행하는 방식으로 연구를 합니다. 특히 서로 다른 분야에 있는 젊은 신임 교원이 연배가 높고 저명한 선배 교수와 팀을 이뤄 재미있는 연구를 많이 하고 있습니다. 제 경우도 처음에는 화학/재료 분야 교수님 한 분으로 시작했지만 점차 프로젝트가 발전하고 펠로쉽을 받으면서 다른 분야에 구심점을 두고 계시는 신경과학연구소장님과 공대학장님도 sponsor로 얻게 되었습니다. 의외로 포닥을 비롯해 학생들도 한 명 이상의 교수와 연구를 같이 진행하는 경우가 많습니다. UCSB의 장점 중 하나이죠. 많은 이들이 UCSB에 대해 이야기하면서 가장 좋게 생각하는 부분이 이렇게 여러 분야의 interface에서 세계적 수준으로 연구를 할 수 있게 해주는 것입니다. 이러한 UCSB의 독특한 성격을 대변하는 학위 프로그램이 BMSE (Biomolecular Science and Engineering)이고 관련 교수님들도 적어도 8개 학과에서 선별해서 뽑았습니다. 끝으로 UCSB 이공계 분야에 대해 비쥬얼하고 정확하게 가장 잘 소개하고 있는 Convergence라는 잡지가 있습니다. 관심이 있으신 분들은 http://convergence.ucsb.edu를 참고해 보세요.

Aerial Photo of Campus Point and the University of California Santa Barbara campus.
Photo: Paul Hansma
출처 : http://www.lifesci.ucsb.edu/undergrad/campus/campus.html

3. 연구활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

현재 제가 받고 있는 오티스 윌리엄스 포닥 펠로쉽은 취지가 physical sciences/engineering과 life sciences의 interface에서 연구를 진행할 재원을 2년 동안 지원하는 것입니다. 프로포잘 및 자기 소개를 제출하게 한 다음 open competition을 통해 뽑는 것이었는데, UCSB의 독특한 연구환경에 걸맞은 펠로쉽이라고 생각하고 이런 좋은 기회를 이용해 nano-bio interface의 이해를 도울 수 있는 일을 확실히 해보고 싶습니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

미국에서 학생이나 포닥의 신분으로 연구 생활을 한다는 것은 여러 가지 이유에서 그 레벨이 어떻게 되었든 유학생에겐 힘든 면이 없지 않습니다. 자신의 연구에 대해 자부심을 가지고 열심히 일하면서 동시에 그 과정과 결과물에서 재미를 느끼기에 앞서서 일단 offer를 받고 또 그 이후에도 본인의 사생활과 잘 맞물려 가야 하기 때문이죠. 많은 한국인 과학자들은 열심히 일만 하는데, 그것에서 멈추지 말고 보다 외국인들과 사교적으로 지내면서 자신의 네트워크를 확장할 것을 추천합니다. 한국보다 네트워킹 및 추천에 의해 사람을 뽑는 일은 미국이 더하면 더했지 덜 하지 않습니다. 이런 이유에서 심심치 않게 미국 교수들에게서 어느 나라 또는 학교 출신들은 어떠하더라 라는 소리를 자주 듣게 되고 실제 아는 사람들을 통해서 사람을 뽑는 일이 대부분입니다. 또한 미국인들의 경우 학생 및 포닥의 신분으로 단순히 지도 교수의 지원에만 의존하지 않고 계속적으로 펠로쉽을 타려고 노력합니다. 이 두 가지 측면을 보다 잘 이해하고 유학 생활을 한다면 그 과정 중의 경험이나 이후의 career에도 도움이 많이 될 것이라고 생각합니다.

분야적인 면에서는 interface research 특히 나노-바이오 분야를 동시에 연구하는 것은 그만큼 매력이 있지만 시간적으로나 육체/정신적으로 힘든 면이 없지 않습니다. 제 경우만 보아도 재료 합성/분석과 세포 실험/분석을 일 인이 다 한다고 생각해 보시면 얼마나 많은 시간과 노력을 투자해야 할지 짐작이 갈 겁니다. 하지만 현재 많은 과학/공학 분야에서 두 개 이상의 토픽을 접목해서 연구를 많이 진행하고 있습니다. 일례로 제가 받는 펠로쉽과 유사한 형태로 HFSP (Human Frontier Science Program)에서는 Cross-Disciplinary Fellowship을 매년 주고 있고 NIH (National Institute of Health)와 NSF (National Science Foundation) 연구비도 접목된 연구에 투자를 합니다. 제 사견으로는 이런 추세는 계속 늘어날 것이기 때문에 기회가 주어진다면 현재 자신의 분야와 연결 지을 수 있는 다른 분야의 실험실에서 박사과정이나 포닥과정을 하는 것도 좋다는 생각입니다. 한마디로 한 분야에 속해 해당 분야의 일에만 critical 할 수 있는 것이 아니라 두 개 이상의 분야를 골고루 이해하면서 난제들을 풀어 갈 수 있는 그런 인력이 되시기 바랍니다. 또한 나노독성 (nanotoxicology)에 대한 연구가 사회/정치적인 관심을 비롯해 전세계적으로 여러 분야의 주목을 받고 연구적으로 늘어나고 있는 만큼 이 분야에 한번 몸 담는 것도 좋은 선택이라고 생각합니다.

5. 연구활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

현재는 연구 주제인 나노생재료과학적인 측면에서의 줄기세포공학 접근에 대한 일을 1년 반 동안 어느 정도 마무리 지을 생각입니다. 세 분의 sponsor UCSB 교수님과 서울대 공동연구팀과도 논문을 내고 추후 어떤 연구를 어디서 할지 의논을 많이 할 겁니다. 하지만 무엇보다도 일리노이 박사과정 지도 교수님인 Ken Suslick 교수님과의 일들을 추가로 마무리하고 포닥 이후의 삶에 대해 조언을 구할 계획입니다. Interfacial scientist로서 career를 만들어 나가고 있는 상황에서는 무엇보다도 연구 주제 및 접근 방법에 신경을 쓰지 않을 수 없습니다. 현 지도교수님들의 분야가 각기 무기생나노재료, 세포공학 및 신경과학 분야로 다양한 만큼 주어진 기간 동안 제가 모르는 여러 측면들을 공부해 나갈 계획이기도 합니다. 실제적인 hands-on experience에도 신경을 쓸 계획이며 이 외에 환경학과쪽과의 나노독성에 대한 공동연구도 유사한 맥락으로 접근해서 미생물학을 이용해 풀어 갈 계획입니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들....

다른 것보다 현재까지 제 career를 현재의 상태로 만들 수 있도록 도와 준 사랑하는 제 아내와 아들, 그리고 부모님, 장인장모님, 여동생 및 기타 가족들에게 감사하다는 말을 하고 싶습니다. 가족을 꾸려 학생/포닥의 신분으로 연구 생활을 해본 분들께서는 아시겠지만 가족의 support와 사랑이 없이는 어떠한 발전도 꾀할 수 없습니다.

실질적으로 제가 박사 및 포닥 생활을 하면서 사용한 기본 연구 마인드와 실험을 접근하는 방식은 석사 지도교수님인 서울대 정영근 교수님 실험실에서 생활한 2년 3개월 동안 배운 것입니다. 그 당시 알고 지냈던 이분열 박사님 (현 아주대 교수), 이송길 박사님 (현 칼텍 박사후 연구원), 홍순혁 박사님 (현 싱가폴 공대 교수), 손성욱 박사님 (현 성대 교수)과의 인연은 제가 연구자로서 자리를 잡아가는데 참으로 중요했던 것 같습니다. 이분들과 정 교수님, 그리고 당시 OMLab 실험실 member들에게 감사의 뜻을 전하고 싶습니다. 또한 제 박사과정 및 포닥과정 지도교수님들께 그리고 해당 실험실 인원들, 각 대학마다 알게 된 한인 과학자 및 직접 지도를 했던 여러 나라 학생들에게 고마운 마음을 전달하고 싶습니다. 더욱 나아가, MCDB (Molecular Cellular and Developmental Biology) 학과장님이신 Dennis Clegg 교수님께 실험실을 오픈하여 주신 것에 대해 감사 드립니다. 또한, 2004년 이후로 공동연구를 시작하신 서울대 의대 서유헌 교수님과 2007년 이후로 공동연구를 시작하신 카이스트 재료과 강정구 교수님께도 감사의 뜻을 전하고 싶습니다. 끝으로 이런 인터뷰 기회를 주신 BRIC에게도 감사합니다.