브만사 인터뷰 구. 브만사
혈액 유동과 같은 생체관련 유동에 대한 연구
[기획]융합학문 POSTECH 기계공학과 이상준 교수
<인터뷰 1편>
- 유동제어 및 생체유체 연구실 소개
- 기계공학분야와 바이오분야의 접목은?
- 유동측정이란?
- 그 밖의 연구내용
- 개발된 기술들의 실제 적용은?
- 공동연구에 있어서 어려운 점
- 바이오분야와 접목하게 된 계기
일시: 2008년 3월 14일, 오후 2:00
장소: POSTECH 기계실험동
유동제어 및 생체유체 연구실 소개 "포항공대 개교와 함께 열렸으며, 주로 유체 이동 현상을 실험적으로 규명하고 일부는 그것을 제어해서 효율을 올리는 연구를 해오고 있다. 최근 들어서는 Micro-fluidics, 생체유체 분야로 집중하고 있다." "2000년도부터 NRL(국가지정 연구실) 사업을 진행하였는데, 연구 주제는 유동 가시화 기법, 특히 첨단 유동 가시화 기법을 개발하고 응용해서 그 동안 밝혀내지 못했던 유동 현상을 밝혀내는 연구를 해오고 있었고, 5년 동안의 연구 성과를 기반으로 해서 2006년에는 전국에서 8개를 선정하는 국가지정 연구실에 다행스럽게도 포함되었다. 2006년에는 Post NRL이라는 명칭을 썼지만, 작년부터는 도약과제라는 이름으로 바뀌었다. 1단계 NRL 사업에서 좀더 중요하다고 생각했던 부분에 집중하여 주로 극한 유동, 즉 기존의 방법으로는 밝혀내지 못했던 유동 현상이나 혈액 유동과 같은 생체 바이오 관련 유동들을 주로 연구하고 있다. 이 연구는 내년까지 계속 되는 내용이다." 혈액유동 연구에 있어서 기계공학분야와 바이오분야가 어떻게 접목되는가? "기계공학에서 주로 하는 연구는 일반적인 모든 유체의 근본 메커니즘이나 원리들을 밝히는 것이다. 연구대상 중 식물의 경우 수액 유동을 통해서 수액이 올라 가야 되고, 영양분도 공급되어야 한다. 사람도 마찬가지로 혈액이 돌아야만 살 수 있고 호흡을 통해서 산소가 폐에 공급이 되어야 사람의 생명이 유지된다. 이와 같이 생체에서는 흐름이 없으면 무생물이 된다. 우리는 생명과 직결되는 유체 흐름을 다루고 있다. 특히 기계공학의 원리를 갖고 이용을 하게 되면, 혈액 유동 등 순환기 질환과 관련된 유동 현상의 특성을 밝혀냄으로써 앞으로 어떻게 진단하고, 치료하는데 도움을 줄 수 있을까 하는 연구를 할 수 있다. 의료분야의 기기 개발에도 관여하고 있다. 현재 순환기 질환은 주로 임상의 관점에서 치료 위주로 하다 보니, 관상 동맥에서 심장병이 걸린 사람이 수술하고 나서도 재발되기도 한다. 근본적으로 치료하지 못하고 자르고 다시 잇고 하는 임상적 치료 위주로 하기 때문이다. 결국 우리 관점에서 볼 때, 그것이 특정한 유동 현상 때문에 생길 수 있다고 보고 앞으로 어떻게 치료해야 좀 더 효과적으로 재발하지 않도록 하는 식으로 접근하다. 순환기 질환은 아주 심각한 상태가 되기 전까지 자각을 못하는데 이를 통해 조기 진단을 할 수 있게 되면, 우리 나라 의료 비용도 크게 줄일 수 있고 또한 새로운 진단 기기를 개발함으로써 수입 대체 효과뿐만 아니라 수출도 할 수 있다." 유동측정이란? "예를 들어, 수돗물은 유체 흐름이 눈에 보이니까 알 수 있는데 공기의 흐름은 잘 보이지 않는다. 공기의 흐름을 보려면 입자를 띄우거나 담배 연기를 이용할 수 있지만, 정성적으로 알 수 있지 정량적인 값은 모른다. 우리 연구실에서는 이와 같은 유체 흐름을 전체 단면이나 전체 volume 내에 있는 유체의 속도장을 정량적으로 구할 수 있는 기술을 갖고 있다. 순환기 질환의 경우 혈관벽에 전단응력이 크게 되면 혈관이 늘어나서 질병이 생기거나 혈관이 막히기도 한다. 그와 관련된 전체 유동 정보를 알면 벽면에 걸릴 응력(stress)을 구할 수 있게 됨으로써, 환자가 얼마 정도 더 있으면 곤란한 상태가 되니까 치료를 하거나 수술을 해야 한다는 정보를 의사나 치료하시는 분들에게 정보를 주려고 하고 있다. 속도를 측정하면, 혈압(압력)도 동시에 계산해 낼 수 있다. 최근에는 대나무 잎 내부에 수액이 흘러가는 것을 정량적으로 측정했고, 올해 Annals of Botany 이번 달 호에 실렸다. 그것은 기존의 방식으로 측정할 수 없는 것이고, 식물 하시는 분들이나 기계 하시는 분들에게 생소한 분야다." 그 밖의 연구내용 "바이오 관련분야가 아닌 것으로는 최근 고유가 시대에 각광을 받고 있는 연료 전지에 관한 연구이다. 연료 전지는 수소를 발생시키기 때문에 기포가 생성될 가능성이 있고, 기포가 생성되면 연료 전지가 막혀서 성능이 급격히 떨어지는데, 연료 전지 내 기포 생성과 흐름을 X- ray를 이용해서 연구를 하고 있다. 또 다른 연구로는 방사광 가속기를 이용한 유체 유동 연구이다. 생체 내부는 잘 안보이니까, 혈액 유동을 측정하기가 굉장히 어렵다. 그런데 방사광 가속기는 투과하는 방식이기 때문에 방사광 가속기를 이용해서 혈액 유동을 측정하고 있는데, 궁극적으로 질병과 관련된 혈액 유동도 측정할 수 있지 않을까 생각하고 Medical X-ray, 다시 말해 병원에서 쓰는 X-ray 장비에 적용해서 혈류 유동을 in vivo에서 측정할 수 있게끔 하는 연구를 수행하고 있다." 개발된 기술들의 실제 적용은? "우리가 개발하고 있는 기술들은 직접 아이디어를 내고 시작한 연구들이다. 궁극적인 목표는 병원의 진단기기들에 개발된 기술들을 접목시켜, 고기능의 진단기기로써 기능을 다양하게 할 수 있도록 시도하고 있다. 개발된 기술을 GE나 지멘스(Siemens) 같은 큰 회사들에 기술 이전을 하게 되면, 현재 혈관의 형상 정보만 보는 것뿐만 아니라 유동 정보도 같이 볼 수 있게 될 것이다. 그러면 의사들 입장에서는 더 많은 정보를 가지고 좀더 정확한 시술을 할 수 있게 된다. X-ray 관련 연구는 국내 특허 뿐만 아니라 미국 특허도 지금 다 등록된 상태이고 NCRC (시스템바이오다이나믹스 국가핵심연구센터) 과제로 수행되는 연구로 열심히 하고 있다." 바이오관련 전공자들과의 공동연구에 있어서 어려운 점 "사실 대학 교수들과 하는 일도 있지만, 의사들과 공동연구를 더 많이 한다. 의료 분야에서 일하는 이들은 지금까지 다소 배타적이었다. 똑같은 용어라도 공학분야와 의료분야에서 사용하는 용어가 달랐다. 그래서 처음 그 분들과 같이 일할 때, 똑같은 내용인데 우리가 이야기하는 용어랑 그쪽에서 쓰는 용어가 달라서 힘들었다. 한 10년 정도 같이 어울려서 연구하다 보니 이제는 많이 완화되었다. 예전만 하더라도 의사는 의사의 역할만으로 충분히 만족하고 아무런 문제도 없었다. 공학이나 이학 하시는 분들도 자체적으로 문제가 없었는데 이제는 그렇지 않다. 새로운 분야가 계속 도출되니까 공동연구를 해야 한다는 필요성을 느끼고 있고 국가적으로도 공동연구를 지원하니까 이제는 만나는 것 같다. 지난주에는 서울 신라호텔에서 열린 심장학회 혈관연구회라는 의사들의 모임에 가서 강연을 했었다. 한 30분 강연을 하고 내려오니까, 다들 같이 공동연구를 해보자고 하는 이야기들을 많이 들었다. 이제는 때가 무르익어서 서로가 만나서 같이 이야기할 수 있는 단계가 되지 않았나 생각한다." 바이오분야와 접목하게 된 계기 "1980년도 초반에 박사학위 논문을 할 때, 병원에서 쓰는 MRI 장비를 가지고 실험을 했었다. 그 당시 MRI 장비는 사람의 단층을 촬영하는데 주로 쓰는데, 나는 그것을 이용해서 유체 측정에 사용했다. 아무도 생각하지 못했던 아이디어를 가지고 연구를 했었다. 그것이 계기가 되어서 그 이후에도 항상 그 쪽으로 생각을 하고 있었다. MRI 장비는 굉장히 고가이기 때문에 여기 와서 바로 시작하지 못하고 가시광선을 이용한 연구를 해오다가 X-ray 장비를 이용할 수 있게 되면서 접목을 했다. 어떻게 보면 대학원 공부를 할 때부터 관심이 있었고, 그런 과정에서 조금씩 바이오분야와 접목해 봤던 것이라고도 볼 수 있다." 기자: 박지민 |
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여가와 건강관리는? "부임한지 22년 째인데, 웬만하면 연구실에서 연구를 하려고 많은 노력을 하고 있다. 이제는 체력이 떨어져 단전호흡을 하고 있고 포항공대 국선도 동아리 회장을 맡고 있다. 작년 1년 동안은 안식년으로 서울에 가 있었는데 거기서도 도장에 거의 매일 나갔었다. 그것으로 최소한의 건강관리를 하고 있지만, 체력보다도 집중력을 올리는데 도움이 되는 심신수련법이라 할 수 있다." POSTECH으로 부임하게 된 사연 "85년도 가을 공부(학위)가 끝날 때 즈음 포항공대가 설립 인가를 받는 과정에서 공채공고를 냈다. 그 때 지원을 했었지만, 86년 1월까지 발표결과가 나지 않아서 학교 설립위원회에 전화를 했더니 국내에서 공부해서 어렵지 않겠느냐 라는 얘기를 들었다. 설립초기에 포항공대에 대한 홍보가 잘 되어 있었기 때문에 많은 사람들이 지원을 했던 상황이었다. 그 때 마침 창원에 있는 기계연구원에서 오라고 해서 창원에 가서 한 달간 일하고 나니 포항공대에서 기계과 공채 1호로 됐으니깐 옮겨 오라고 전화가 왔다. 이미 연구소와 계약을 2년으로 했고 더구나 병역특례요원이었기 때문에 옮기는 것이 쉽지 않았다. 고민을 하고 있었는데, 초대 부학장이셨던 이정욱 교수가 기계연구소와 자매결연을 맺은 덕택에 내가 하던 과제가 끝나는 12월 말에 (포항공대로) 옮겨올 수 있었다. 그것이 내 인생에 있어서 가장 큰 전환점이었던 것 같다." 연구실 내 구성원들의 연구내용 "실험실에는 연구원 3명, 박사과정 7명, 석사과정 4명 이렇게 14명 정도가 있다. 일반적인 기계과에 비해 규모가 큰 편이다. 각 구성원이 하고 있는 연구는 바이오와 연관된 연구가 점점 늘어가고 있는 추세이지만 아직까지는 공학쪽도 많이 하고 있다. 학생들 중에는 예전부터 해 오던 전통적인 기계공학 유체연구를 하고 싶어하는 학생들이 있고, 예를 들어 현대자동차나 현대중공업 같은 곳에서 일하고 싶어하는 학생들이 있다. 연구자의 길을 가서 정부출연 연구소나 대학 교수를 하고 싶다는 학생들이 주로 바이오와 연관된 연구를 많이 한다. 아직까지 우리 나라의 바이오산업이 미국, 일본 만큼 크지 않기 때문에 졸업하고 나면 연구직 위주로 많이 가게 된다." 바이오관련 전공 인력을 채용할 계획은? "(바이오전공자가 우리 연구실에서 연구하는 것은) 가능하다. 지금 현재 독일에서 박사과정 학위를 하고 있는 여학생이 있는데, 생명과학과를 나와서 우리 랩에서 석사과정을 보냈다. 아주 잘했다. 앞으로도 이런 학생들이 있으면 스스럼없이 받을 것이다. 특히, 국가 대형과제를 신청해 놓았는데 선정이 된다면 바이오분야 전공자와 전문연구원을 한 두 명 정도 채용해야 하지 않을까 생각하고 있다." "우리 연구는 유체를 백그라운드로 해서 바이오로 접근하는 것이다. 자연 현상이라는 것이 천년, 만년, 수억년을 통해 최적화 되어 왔고 그 비밀들을 보기가 쉽지 않다. 그러니까 바이오 분야에서도 하는 분이 많지 않고 국내에서는 생체 유동을 in vivo로 다루는 분이 많지 않다. 그러다 보니 우리 나름대로 고민하고 개척하는 과정에서 고생한 적도 많았지만 그 과정 하나하나를 통해 배우는 것이고, 특히 포항공대는 생명과학분야에서는 세계적으로 유명한 교수분들도 많아서 서로 도움을 주고받고 하는 것이 아주 좋다." 젊은이들에게 당부의 말씀 "우리 연구실 학생들 뿐만 아니라 전반적으로 진로를 결정하거나 전공을 정할 때 쉽고 편한 길을 가려는 경향이 있다. 그런 쪽은 쉽고 편한 길을 가려는 사람들이 많기 때문에 경쟁이 치열하다. 어떻게 보면 다른 사람들이 하지 않고 남들이 힘들어서 포기한 쪽이 오히려 손쉽게 최고 전문가가 되고 그 분야의 최고가 되기가 쉽지 않을까 생각해서 학생들에게 장기적으로 계획을 세우고 그 쪽으로 해 보라는 얘기를 많이 한다. 공학이나 바이오분야를 보면, 손쉽게 결과를 얻을 수 있는 쪽으로 접근을 많이 한다. 그러나 많은 사람들이 몰리기 때문에 그 분야의 전문가나 대가가 되기가 어렵다. 반면, 처음에는 힘들고 어렵게 공부를 하더라도 지나고 나면 탄탄대로인 경우가 많이 있다. 그런 분야를 찾아보라고 얘기 하고 싶다. 그리고 공부할 때는 어느 분야이든 자기가 하는 분야에서 최고가 되겠다는 목표 의식이 있어야 하고, 성실하게 최선을 다하겠다는 마음가짐, 그게 있으면 실패할 이유가 없다. 성공의 지름길이 아닐까 생각한다." 앞으로의 계획 "국내나 아시아 지역에서는 우리 연구실이 리딩하고 있다고 생각하고 있는데, 조만간 세계에서 제일가는 연구실을 만들어 놓고 은퇴하는 것이 계획이다. 지금 하고 있는 분야를 국내에 저변확대를 해서 은퇴했을 때 이 분야에서 한국이 세계를 리딩할 수 있도록 만드는 것이 꿈이다. 포항공대가 사립대이긴 하지만 국가로부터 연구비를 받고 국민의 세금으로부터 학교가 운영되는 것으로도 볼 수 있기 때문에 우리가 받았던 것을 돌려주는 것은 한 10년 더 남은 기간 동안에 열심히 노력해서 그렇게 해 놓고 나가는 것이라 할 수 있다. 그러면 이 분야를 이어서 하는 사람들도 따라서 해 주면 나중에 내가 조금이라도 기여하는 것이 아닌가 생각한다." 바이오분야 연구자들에게 하고 싶은 이야기들 "최근 국가 대형과제들을 보면 융합적인 연구를 하라고 그러는데, 눈을 조금만 돌려서 보면 길이 있다. 아직은 각자 하는 영역에 너무 제한적이고, 틀을 깨는 것을 두려워하는 분들이 많이 계신 것 같다. 한 발짝만 건너면 공동으로 연구할 분야가 굉장히 많이 있다. 오픈마인드를 가지고 자기가 가지고 있는 것을 오픈한 상태에서 상대방과 같이 공동으로 연구하면 1+1이 2가 아니라 3,4가 될 수 있는 분야가 굉장히 많다. 조금은 눈을 돌려서 옆의 연구실도 보고, 다른 분야들간, 자연과학분야 뿐만 아니라 공학, 의학까지 넓혀서 보면 좋을 것이다. 우리 연구실은 현재 의대 교수님들과 공동연구를 계속 하고 있고, 바이오관련 연구는 혈액암을 다루는 고용송 교수님, 식물분야로는 남홍길 교수님, 또한 이영숙 교수님과는 식물을 이용한 정화 연구를 같이 하고 있다. 앞으로 더 나아간다면 면역하시는 분들과 같이 연구할 수 있는 기회가 있지 않을까 생각하고 있다." 국가과제 수행의 애로점이나 과학정책에 있어서의 바램 "처음 부임하고 나서 IMF가 오기 전 90년대 중반까지는 주로 기업과제를 많이 했다. 그 당시에는 국가과제 연구비 규모가 크지 않았기 때문이다. IMF가 지나고 나서 개인 단위의 국가과제가 커졌고, 그 대표적인 것이 NRL 과제이다. 여기서는 학생들을 지원해야 하기 때문에 학생 한 명을 지원하기 위해서는 과제 하나가 필요할 때도 있었다. 작은 과제나 큰 과제를 수행함에 있어 소요되는 것들, 예를 들어 과제제안서 쓰고 보고서 쓰고 하는 것은 비슷하기 때문에 작은 과제가 많으면 힘이 든다. 작은 과제가 많다 보니깐 논문을 작성할 시간이 많지 않았다. 그러나, 국가 과제들이 대형화, 집중화되고 희소성 있는 기반성 핵심연구가 많아지면서 좋은 논문을 쓸 수 있는 기회가 많았던 것 같다. 지난 10년간 돌아보면 BK21, 누리사업 등 대형과제들이 많아졌지만 그 보다는 선택과 집중을 해서 우수한 연구성과를 낼 수 있는 연구실에 집중적으로 지원을 해서 좋은 결과를 낼 수 있도록 하는 것이 좀더 바람직한 방향이 아닐까 한다." 마지막으로... "근래 연구윤리문제가 붉어지고 있는데 연구성과를 내야 한다는 강박관념 때문에 급히 서두르다 보니깐 그런 것 같다. 아무리 급하더라도 느리게 갔으면 한다. 연구윤리문제는 도덕적인 문제이고 교육자에게는 있어서는 더더욱 중요한 문제이다. 대학교수 입장에서는 연구와 교육을 같이 해야 한다. 교육자로서 학생들에게 모범이 되어야 하고 사회에 모범이 되어야 하고, 연구에 있어서는 연구윤리도 지키면서 남들보다 앞서서 연구함으로써 선도해야 하는 등 지도자적인 모습을 다들 가졌으면 한다. 그리고 기계공학 전공자로서 이제 막 바이오분야에 한발씩 들여놓는 입장인데 서로 도와서 잘 해 보았으면 한다." 기자: 박지민 |