나노입자를 수송체로 삼아 암세포와 같은 특정 표적에만 약물을 전달하는 나노입자 약물 전달시스템은 의학계에 혁명적 변화를 초래할 수 있다.

한국과학기술정보연구원(KISTI)은 최근 국내 중소기업들의 경쟁력을 제고하고 강소기업 성장의 토대를 제공하기 위해 10대 미래 유망과학기술을 선정, 발표했다.

강소기업이란 규모는 작지만 특정 분야에서 독보적 경쟁력을 가진 기업을 말한다. 특히 한국형 강소기업은 대중에게 알려지지 않은 우량기업인 '히든 챔피언'과 '장수 기업'의 장점을 융합한 일명 '스몰 자이언트'를 지향한다. 바로 이런 기업들이 21세기 국가 경제의 신 성장엔진으로 부각되면서 이들의 활약에 국가적 관심이 모아지고 있다. 미래를 주도할 글로벌 강소기업을 지향하는 중소기업이라면 꼭 눈여겨봐야 할 유망 과학기술을 소개한다. 강소기업은 중소기업이라면 누구나 꿈꾸는 미래다. 하지만 자금∙기술력∙인력∙마케팅 능력 등에서 상대적 열세에 있는 중소기업이 기술과 제품의 수명주기가 짧아진 현대사회에서 강소기업으로 성장하는 것은 그야말로 하늘의 별따기다. 하지만 전문가들은 중소기업도 미래 트렌드를 내다보는 통찰력에 기반해 남보다 한발 앞서 차별화된 기술력을 확보한다면 강소기업 도약을 현실화할 수 있다고 강조한다. 이와 관련, 최근 한국과학기술정보연구원(KISTI)이 국내 중소기업들의 경쟁력을 제고하고 강소기업 성장의 토대를 제공하기 위해 10대 미래 유망과학기술을 선정, 발표해 관심을 모으고 있다. KISTI는 각계 전문가들로 선정위원단을 구성한 뒤 기계∙자동차∙에너지∙전기∙전자∙환경∙바이오∙약학 등 13개 분야에서 총 107개 후보군을 도출했다. 그리고 이 중 37개를 선별하고 상세분석을 거쳐 최종 10개 기술을 확정했다. 선정 작업을 담당한 이일형 KISTI 기술정보실장은 "첨단 정량 정보 분석과 분야별 전문가들의 경험적 지식을 결합시킨 하이브리드형 분석기법을 적용, 결과의 신뢰성을 높였다"며 "미래 유망성, 사업 파급력, 기술 실현시기, 실현 가능성을 핵심기준으로 삼았다"고 설명했다. ◇질병 없는 건강한 삶=무병장수는 모든 인류의 영원한 소망이다. 이 점에서 KISTI는 질병치료를 위한 리보핵산(RNA) 간섭기술과 나노입자 약물 전달시스템을 미래 유망기술로 꼽았다. 이 중 전자는 세포 내의 선천적 방어기제인 RNA 간섭 현상을 활용, 표적 유전자의 발현을 조절하는 기술이다. 이를 통해 표적의 조절이 가능해지면 신약 개발에 필요한 비용과 시간을 획기적으로 줄일 수 있다. 나노입자 약물 전달은 일종의 표적치료제 기술이다. 나노입자를 수송체로 삼아 암세포와 같은 특정 표적에만 약물을 전달하는 것. 약물의 혈중 농도 제어도 가능해 치료 효과를 극대화하면서 부작용은 최소화할 수 있다. 또 항암제, 단백질 제제, 유전자 치료제, 질병 조기진단 등 다양한 질환의 치료와 진단에도 쓰일 수 있다. 이렇게 두 기술은 상용화가 이뤄지면 전세계 의학계에 가히 혁명적 변화를 초래할 무한한 잠재력을 가졌다는 것이 KISTI의 판단이다. ◇삶의 질을 높여라=사회가 발전하면서 삶의 질, 다시 말해 편리하고 안전한 생활에 대한 욕구가 커지고 있다. KISTI는 이에 주목하고 셀프 힐링(self-healing) 재료, 스마트 내진 시스템의 기술적 미래가치를 높게 평가했다. 셀프 힐링 재료는 금속∙세라믹∙고분자 재료 등에 미세 균열이 발생했을 때 스스로 화학반응을 일으켜 균열을 재생∙복원하는 소재를 의미한다. 우주선 노즐, 항공기의 노즈(nose), 증기터빈 블레이드 등 극한 환경에 노출되는 부품들의 소재로서 효용성이 탁월해 고부가가치시장 창출이 예견된다. 스마트 면진(免震) 시스템의 경우 건물이 지진에 견디는 내진설계와 지진을 제어하는 제진설계를 갖춘 것이다. 수동형∙능동형∙반능동형으로 구분되는데 지진 발생시 한층 효과적으로 인명과 재산피해를 줄일 수 있다. 올 3월 일본 동북부 대지진으로 대형 지진의 우려가 확산되면서 특히 각광을 받고 있는 기술이다. 김윤용 충남대 토목공학과 교수는 "국내 주요 시설물의 지진 대비는 매우 취약하지만 스마트 면진 설계를 적용하면 급작스러운 지진에도 효과적으로 대처할 수 있다"고 강조했다. ◇지속가능한 녹색성장=KISTI는 현 시대의 글로벌 화두인 지속 가능한 녹색성장이 미래에도 모든 국가 핵심가치로 부각될 것으로 내다봤다. 그리고 미생물연료전지(MFC)와 이온성 액체를 이용한 이산화탄소(CO2) 분리·회수 기술 등을 유망기술로 지목했다. MFC는 미생물 균체를 생촉매로 하여 유기물을 분해, 유기물의 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 장치로서 유기 폐기물을 처리하면서 전기를 얻을 수 있다는 점에서 미래 녹색기술로 인정받았다. 전문가들은 유기물 농도와 전기 전도도가 높아 고효율 전력생산이 가능한 음식물 폐수가 MFC의 첫 번째 대상이 될 것이며 축산 폐수나 제지 및 유가공 공정의 유기성 환경폐수 처리에도 커다란 전기가 마련될 수 있을 것으로 내다본다. 한국과학기술연구원의 홍석원 박사는 "향후 MFC에 미세조류 배양기술이 접목되면 친환경 폐수처리와 더불어 바이오연료를 부산물로 얻을 수도 있다"고 전했다. 이온성 액체 CO2 분리∙회수 기술은 독성이 강한 유기용매를 안정성과 용해성이 뛰어난 이온성 액체로 대체한 공정이다. 기존 기술에 비해 오염물질 배출, 에너지 소비 저감을 꾀할 수 있다는 장점이 있다. 덧붙여 2차전지용 리튬인산철(LiFePO4) 양극 소재 또한 주목할 연구분야로 간택됐다. 이 소재로 배터리를 제작하면 리튬이온 배터리에 비해 가격이 30~40% 저렴한데다 화학구조가 극히 안정돼 있어 과열∙과충전 상태에서도 폭발 우려가 없다. 김종학 연세대 화공생명공학과 교수는 "이 같은 메리트에 힘입어 미래에는 리튬인산철 배터리가 휴대폰∙노트북∙전기자동차용 배터리로 급부상할 것"이라고 밝혔다. ◇원활한 커뮤니케이션=이외에도 콘텐츠 기반 멀티미디어 검색기술, 다이아몬드의 전기화학적 응용기술, 실리콘관통전극(TSV)을 이용한 3차원(3D) 반도체칩(IC) 집적기술이 미래 유망기술에 이름을 올렸다. KISTI는 멀티미디어 콘텐츠의 메타정보가 아닌 멀티미디어 자체의 내용에 기반한 검색기술이 얼굴 인식, 물체 인식, 동영상 인식, 모션 인식, 상황 인식과 검색이 가능해져 교육, 보안, 오락, 의료, 사회 인프라, 안보 등의 영역에서 폭넓은 수요가 창출될 것으로 예상했다. 부도체인 다이아몬드에 3족∙5족 원소를 혼입하여 반도체 특성을 갖도록 하는 것 역시 연료전지의 장수명 전극과 차세대 반도체 소재로서 막강한 산업 파급력이 점쳐졌다. 마지막으로 TSV를 이용한 3D IC 집적기술은 실리콘에 구멍을 뚫어 위아래를 연결, 3차원으로 칩을 집적하는 기술이다. 반도체칩의 적층기술을 반도체칩 자체에 적용한 것으로서 로직메모리, 메모리, 프로세서, FPGA 비메모리, 멤스 센서 등에 응용될 수 있다. 한국전자통신연구원의 최두선 박사는 "이 기술은 반도체칩의 기능과 성능을 향상시키고 소비전력을 줄여 저비용화∙초소형화 등의 효과가 기대된다"며 "특히 스마트폰 등 다기능 멀티미디어 서비스의 폭과 질을 높일 수 있다"고 설명했다.

미래 유망 10대 과학기술 ① 질병치료용 RNA 간섭 기술 ② 나노입자 약물 전달시스템 ③ 셀프 힐링(self-healing) 재료 ④ 스마트 면진(免震) 시스템 ⑤ 미생물연료전지(MFC) ⑥ 이온성 액체 이용, 이산화탄소 분리∙회수 ⑦ 2차전지용 리튬인산철(LiFePO4) 양극 소재 ⑧ 콘텐츠 기반 멀티미디어 검색 기술 ⑨ 다이아몬드의 전기화학적 응용기술 ⑩ 실리콘관통전극(TSV) 이용, 3D 반도체칩 집적 기술