- 물리, 양자, 생물학 전문가 대거참석... 신물질 찾기
- 나노 입자로 뇌졸중, 치매, 파킨슨병 정복 가까워
- 반도체 컴퓨팅 고효율 기술도 합성 생물학이 열쇠
- 슈뢰딩거의 고양이에서 실용 양자기술 까지
- 나침반 풍랑 강해도 침은 북쪽만 원리, 연구중

[티티씨뉴스=왕보현 기자]

신물질의 탄생. 양자생물학이 키를 잡고 있다. 양자생물학의 신기술, 시로운 개념이 인류에 기여할 것이다.
양자역학은 신에너지 개발과 희귀질환까지도 치료가 가능하다는 판단이다. 지금까지 알려지지 않은 미개척분야인 진동자기장, 펄스자기장, 레이저분광법에 신인류의 생존과의 접근성을 찾고 있다.

선진국은 우리보다 월등히 앞서 나가고 있는 상황에서 국내 유일하게 대성그룹은 국내외 석학들과 교류와 기술공유, R&D 과제 지원의 폭을 아끼지 않고 있다.

대성그룹이 지향하는 양자역학과 생물학, 미생물학까지 포괄적인 파노라마를 펼 친 분수령으로 작동하고 있다. 양자역학은 1944년 슈레딩거가 '생명이란 무엇인가'라는 저서를 발표하며 오늘에 이르고 있다.

대성그룹은 올해로 5년 째 맞은 '2022 대성 해강 미생물포럼'을 20일 오후 조선호텔에서 국내외 물리학, 양자학, 생물학 전문가들이 참석한 가운데 열었다.  

▲ 대성그룹 김영훈 회장이 포럼에서 환영사를 하고 있다.(사진=에너지환경언론포럼 공동취재)

첫 기조강연자로 자너던 도쿄대 교수가 '생물학에 숨어있는 양자역학의 잠재력'에 소개했다.

김영훈 대성그룹 회장은 환영사를 통해 "미생물을 연구하는 연구자들에게 많은 영감을 주는 포럼으로 자리를 잡았다."며 "그동안 다양한 분야에서 진보적이며 인류발전에 기여하는데 한 발 더 나아가 양자 생물학이라는 미래 기술에 대해서 다시 한 번 뜻깊은 자리를 가지게 됐다."고 말했다.

김 회장은 "최근 국가 연구 정책에서도 미중 기술 패권 같은 국제적 상황 변화가 상당한 영향을 줬다."고 반가움을 표시했다.
대성그룹은 이미 양자생물학은 본질적으로 매우 복잡하고 심도깊 은 분야에 지난 10~15년간 관련분야에서 가장 뜨거운 주제로 아이템을 잡아왔다.

김 회장은 "양자생물학의 무한한 잠재력은 이론을 넘어 이제 응용의 단계로까지 접근하고 있다."며 "지난 수 십 년간을 에너지 분야에 헌신한 나로서는 양자생물학적 현상에 대한 좀 더 명확한 이해가 자연계의 에너지생산과 소비 메커니즘에 대한 이해를 돕고, 인류가 현재의 에너지시스템과는 차원이 다른 혁신적이고 효율적이며 지속가능한 에너지 시스템을 구축하는 데 초석이 될 수 있다고 믿는다."고 강조했다.

▲ 양자역학에서 함께 가는 미생물학은 인류의 생존을 위협하는데 새로운 박테리아, 바이러스 극복 등에 역점을 두고 있다.

'생물학에 숨어있는 양자역학의 잠재력'를 주제로 첫 기조강연에서 조나던 R 우드워드 도쿄대 교수는 생물학 분야를 뛰어넘는 양자역학이 큰 영향을 미친다며 이는 곧 신에너지를 구축(생산)할 수 있다고 했다.

조나던 교수는 "양자역학은 20세기 초에 시작된 이래로 화학의 근본적인 기반을 제공하지만, 생물학 분야에서 우리의 이론과 모델은 대체적으로 생물학적 시스템이 고전물리학의 규칙에 따라 행동한다고 여겨왔다."고 말했다.

특히 "우리 환경에서 보이지 않는 지구 자기장은 새들이나, 모든 동물들이 각자의 영역해서 태양빛으로 부터 방향성, 생존을 유지한다. 단순화가 생물학의 가장 놀랄 만한 능력을 일부 감추고 있다고 이해하기 시작했다. 이러한 현상이 생명체와 주변 환경의 상호 작용에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 밝힐 것"이라며 "자연이 어떻게 양자 이점을 활용하는지를 이해함으로써, 인류의 직면한 도전 문제부터 기술 솔루션 개발로 나아갈 수 있는 비밀을 풀 열쇠를 찾고 있어 생물학은 우리가 인지하지 못하는 다른 양자 현상들이 있을 수 있다."고 말했다.

그는 한 예로, 현미경 기술의 진보를 고려해본다면, 우리는 생각지도 못한 미스터리를 풀 수 있는 광범위한 양자 측정 도구가 미래 예견할 수 있을 것으로 주장했다.

▲ 양자학은 사람 신체 일부에 양자역학적인 바이오기술을 적용해 몸의 상태, 질환에 대한 감지 등을 확인할 수 있다.

두 번째 발표자는 '슈뢰딩거의 고양이에서 실용적인 양자정보기술까지'를 주제로 정현석 서울대 교수가 발표했다.

슈뢰딩거가 유명한 고양이의 역설을 제안한 이래 과학자들은 지난 수십 년 동안 이러한 양자 성질들을 이용해 컴퓨터, 정보 통신 및 계측 기술을 비약적으로 발전시키기 위한 연구가 활발하게 이뤄졌다.

정 교수는 "양자 성질들을 실험적으로 구현해 양자역학의 근본적인 검증을 위해 이용하고 실용성을 가진 양자정보기술 실현하려는데 노력 중"이라고 말했다.
양자역학은 인간의 불치병 질병 극복을 위한 접근도 충분히 극복할 검증 사례도 발표했다.

세션2에서 '의학과 건강관리 분야 응용 설계된 무기 나노 소재의 합성과 조립'에 대해 현택환 서울대 석좌교수(나노입자연구단)는 20년간 학교에서 균일한 나노입자를 대량 합성할 수 있는 승온법을 개발에 주목했다. 나노 입자들을 합성해 허혈성 뇌졸중, 치매 알츠하이머병, 패혈증, 파킨슨병 등의 난치성 질환 치료하는 항산화 치료제 및 방사능보호제로 작용할 수 있다는 것을 입증했다. 현 교수는 종양 내부 깊숙한 곳에 약물 탐지한 나노 입자에 전달하기 위해 '클릭'반응의 보조효과를 이용한 면역세포 표적치료법(CRAIT)을 개발했다.

▲ 희귀질환은 물론 치매, 류머티즘성 관절 질환과 유방암 등 모든 질병 극복에서 나노입자 등을 활용한 초기 단계까지 도달하고 있다.

한발 더 나아가 공격적인 악성 종양인 4T1 유방암 동물 모델의 종양 크기를 줄일 수 있는 제한 범위를 뛰어넘는 실험도 성공했다.

또한 류머티즘성 관절염 치료를 목적으로 여기에 세리아 나노 입자를 추가로 부착한 나노 구조물(MFCMSNs)을 제조해 유해한 활성 산소를 제거하는 동시에 산소를 발생시켜 M1 대식세포를 줄이고 M2 대식세포를 유도 조절하는 방법을 개발했다. 구리-철 과산화물 나노 입자(CFp NPs)에 기반한 이종(異種) 화학역학적 치료 시스템을 개발했다.

난치성 간질을 앓고 있는 생쥐의 뇌 내부에서 (경련 발작과 밀접한 연관이 있는) 세포 바깥의 포타슘(칼륨) 이온 농도를 매우 민감하게 선택적이고 정량적으로 모니터링 할 수 있는 포타슘 나노 센서를 개발했다.

'양자 바이오테크놀로지를 향한 생체 분자 시스템에서의 에너지 전달 연구'에 관련, 영국 서리대학 김영찬 교수가 양자현상을 추상적이지 않다고 단언했다.
그는 "생명이 유지되는 환경에서 바이오 분자들 사이의 무작위 운동으로 인해 양자 현상이 존재하기 어렵다는 것을 일반적인 생각을 깼다."며 "놀랍게도 미묘한 양자 효과가 생물학적 과정에 기여할 수 있다는 연구 결과를 공개했다.

▲ 대성그룹은 '2022 대성 해강 미생물포럼'을 20일 오후 조선호텔에서 국내외 물리학, 양자학, 생물학 전문가들이 참석한 가운데 열었다.

최근 형광 단백질(빛 발생시키는 단백질) 사이에서 양자-결맞음 에너지 전달이 가능하다는 연구 결과가 보고됐다. 이러한 양자 생물학 연구는 생물학과 물리학 분야에서 근본적인 물음에 답을 제시할 수 있는 21세기의 가장 흥미로운 연구 분야 뿐만 아니라, 양자 생물학은 건강 및 의료 응용에 대한 기술적, 치료학적인 새로운 길을 제시할 것으로 기대된다.

이렇다보니, 대성그룹에서 지향하는 방향성이 맞아 떨어지고 있다. 양자 바이오기술로의 발전 가능성은 국가 기술발굴 투자하는 연구재단의 국책연구 본부에 대한 관심도 점차 커지고 있다.
이번 포럼에서 미래 산업의 중요한 산업화인 양자 컴퓨팅 합성과 생물학 기술적인 한계를 극복하기 위해 과감히 투자로 유도하는 역할을 주고 있다.

이어진 패널 토론에서 김영훈 회장은 "에너지기업은 오너 입장에서 양자역학이 발전돼 오다가 핵분열 발견으로 와, 지금은 원전산업까지 꾸준하게 왔다."며 "양자역학과 바이오시장까지 마이크로분자의 생명공학으로 도달했는데, 양자학의 경계선상에서 생체 속 진입 문제는 없는지 질문했다.

조나던 교수는 "독특한 양자성을 설명할 수 있는데, 특별한 조건에서 양자를 가져와 어느 물질과 결합하면 사라지는데, 제 분야에서 조류, 자기나침반에서 작용하고 중요하지는 전자적 스핀, 핵스핀으로 보면, 병원 MRI"라면서 "나침반을 보면 아무리 파도 풍랑이 강해도 침은 북쪽으로 가르키고 있다. 그 원리와 같은 맥락"이라면서 "생물학이 그 개념을 이용할 수 있어 양자시스템이 노이즈가 많은 영향권에서 양자학을 적용하는 것으로 보면 된다. 다만 좋은 시험적 데이터로 광합성을 가지고 접근하는 것이 하나의 기술"이라고 했다.

김 회장은 "컴퓨터 스토리지 경우 엄청난 전기를 쓰는데, 만약 양자역학을 활용하면 저전력으로 가능하지 않겠느냐"고 되물었다.

정현석 교수는 "양자학에서 쓰는 큐빅 분자는 민감도가 큰 영향을 미칠 뿐더러 노이즈가 발생하는데, 양자컴퓨팅을 활용한 면에서 오류를 최소화할 수 있는지는 먼 미래"라며 "양자컴퓨팅의 쉬운 일은 아니지만 꾸준하게 실험적 도전은 필요하다."고 말했다.

생명체 정보(DNA) 분석과 양자역학의 접목성을 위한 기술 개발에 관련해선 김영찬 교수는 "길고 어려운 영역이지만, 먼저 문제를 인지하고 다음으로 기술 적용하고 나서 접근하는 방식의 본질이 양자역학의 발전을 하루 빨리 이룰 수 있겠다."고 했다.

뇌신경 인지측면에서 양자역학의 역할을 조나단 교수는 "익숙하지 않는 분야지만, 신경세포에는 마이크로 큐블 물질있는데, 이 물질을 통해 서로 간섭하게 되는데 여기서 양자중력으로 연결돼 있다."고 했다. 그러면서 "환자의 마취를 통해 변화 상황을 의식이 꺼져 있는 개념으로 컨트롤할 아이디어를 내놓은 사례도 있다."며 "나름대로 신선한 아이디어가 아닐까 싶지만, 양자이론으로 뇌인지를 읽어낼 수 있다는 점에서 흥미진진하고 현재는 가설단계"라고 주장했다.

나노 바이오 연구분야에서 현장과 실제까지 격차는 없는지에 질문을 현택환 교수는 "새로운 기술로 치료제 개발이 가장 힘든 부분"이라고 했는데, 그 비교로 네이처 사이언스에 논문 발표와 엇비슷하다고 했다.
몸속에서 치료효과는 줄 수 있지만, 여러 가지 부작용에 대한 관점에서도 어려움도 언급했다.

김 회장은 바이오기술에서 광합성을 얻어지는 바이오 분야는 에너지화, 녹색미생물, 빛을 가지고 에너지는 근본적으로 해결되지 않을까 싶다는 의견도 던졌다. 에너지인프라가 세상을 움직이는데, 양자역학이 미생물분야의 중요한 역할을 할 수 밖에 없다고 했다.

현 교수는 최근까지도 삼성전자나 SK하이닉스처럼 꼼수로 진화하는 분야가 반도체칩 시장인데 변형과 변형으로 이어지고 있어 결국 한계점도 도달해 종착지가 몇 년 남지 않을 것이라고 했다.

이날 포럼 마지막 행사로 카이스트 배준우 교수, 양자역학을 통한 에너지화 가능성에 대한 기초적인 접근성을 발표했다. 같은 학교 소속인 박민희 교수는 유전자 편집에 시대에 사는 의학의 대변혁을 소개했다. 이 가운데 기준 유전자를 손상하지 않고 유전자를 달리 바꿀 수 있는 흥미로운 연구를 공개했다.

이준구 포스텍 교수는 단백질번역 시스템 엔지니어링에 대한 연구결과를 발표하면서 대성그룹, 한국생물공학회가 주관한 2022 대강 해강 미생물포럼을 마쳤다.

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