사람 손으로 터치하듯…실감나는 `로봇피부` 만든다 - 매일경제 - 매일경제

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◆ K사이언스의 파워 ④ / 정부 국책연구기관 2곳 ◆

대전 유성구 과학로 한국생명공학연구원에는 `바이오나노헬스가드연구단`이란 연구기관이 있다. 신용범 단장(생명연 책임연구원)을 필두로 21명이 일하는 이곳은 코로나19 사태를 맞은 올해, 여느 때보다 바쁜 나날을 보내고 있다. 감염병에 대한 예방과 대처야말로 이곳 연구단의 가장 중요한 임무이기 때문이다.

신용범 바이오나노헬스가드연구단장은 "코로나19처럼 국가 재난형 질병이나 신종·재출현 바이러스, 박테리아에 의한 미확인 질병 등을 상시 모니터링해야 한다"며 "조기 검출과 진단이 가능한 헬스가드(H-GUARD) 시스템을 구축하기 위한 원천기술 개발에도 진력하고 있다"고 말했다.

헬스가드 시스템은 중요성과 시급성을 기준으로 바이오 유해물질의 포집부터 전처리, 검출, 신호 전송이 가능한 실시간 연동형 통합 플랫폼이다. 대중교통, 공공장소, 가정 등 거의 모든 장소에 설치해 가동할 수 있다. 내년 말께 그동안 개발한 기술을 통합·최적화해 시제품을 만드는 게 목표다.

바이오나노헬스가드연구단이 만들어진 것은 2013년 9월이다. 정부가 예산 1조1910억원으로 10개 연구단을 만들며 실시한 글로벌 프런티어 사업의 일환으로, 780억원대 연구비가 매해 90억원 안팎으로 투입된다. 성과는 가시적이었다. 국내외에서 등록한 특허만 139건(국내 120건·국외 19건)이고, SCI급 논문은 국내 11건, 국외 561건에 이른다. 현장 오염 분석용 시료 전처리 기술은 연구단의 최신 대표 성과 중 하나다. 중앙대(민준홍 교수 연구팀)와 협력해 개발한 이 기술은 의심 지역 감염성 병원체의 오염 여부를 신속·정확하게 검사한다. 신 단장은 "기존에는 검출할 수 없었던 낮은 수준의 오염까지도 확인해 기존 면봉 대비 10~100배 수준 감도로 오염도를 정확히 확인할 수 있고, 파괴된 유전자 잔해를 뺀 온전한 바이러스만을 선택적으로 포집·농축해 방역 전후를 명확히 구별할 수 있다"고 설명했다.

이 밖에 연구단 주도로 개발된 코로나19 항체 진단키트도 올해 코로나19 사태를 맞아 주목받고 있다. 연구단 항원을 적용해 개발된 항체 진단키트 액셀 엘리사(ACCEL ELISA)는 임상시험 결과 민감도가 94.4%, 특이도가 100%에 달해 미국 식품의약국(FDA) 긴급사용승인을 받은 해외 제품보다 정확도가 빼어나다. 기존 신속 진단키트 대비 50배 이상 검출 감도를 증폭해내며, 46~96명을 30분 이내에 동시 테스트할 수 있다.

`나노기반소프트일렉트로닉스연구단`의 성과 또한 이에 버금간다. 2011년부터 올해 8월까지 진행하는 이 연구단 사업은 총 804억원을 들여 경북 포항공과대 연구3동을 중심으로 진행되고 있다. 소프트 나노 소재를 활용해 세계 최고 수준의 고성능 유연 전자소자(소프트 일렉트로닉스) 등 핵심 원천기술을 개발한다. 지금껏 창출한 기술 가치만 1000억원대에 이른다.

나노기반소프트일렉트로닉스연구단 관계자는 "실리콘 등 무기물이 주도해온 하드 일렉트로닉스의 한계를 극복하기 위해 고성능 유연 나노 소재를 이용하는 것이 핵심"이라며 "휴대성과 변형성, 사용성을 극대화한 인간 친화형 소프트 일렉트로닉스 원천기술을 개발하는 데 주력하고 있다"고 말했다. 이렇게 만들어진 소자들은 모바일 헬스케어용 웨어러블 기기, 휴머노이드형 전자 피부, 유연 전극 소재 등 다방면으로 활용된다. 지금껏 포항공대 카이스트 서울대 성균관대 연세대 등 11개 대학과 3개 정부출연연구기관이 함께했다. SCI 논문 게재 횟수만 1545건으로 국내외 특허가 204건, 기술이전은 11건에 이른다.

김도환 한양대 화학공학과 교수 연구팀 주도로 개발한 `인공 촉각세포가 이식된 실감형 전자 피부`는 그중에서도 대표적 우수 성과로 꼽힌다. 인공 촉각세포가 이식된 이온트로닉 전자 피부 기술이다. 기존 전해질 소재보다 30배 이상 민감도를 높인 것이 강점이다. 김 교수는 "생체 촉각세포의 이온 전달 체계를 매우 근접하게 모사한 새로운 방식의 촉각 증강 및 극대화 개념이 탑재된 전자 피부"라며 "4차 산업혁명 시대인 만큼 디스플레이용 실감형 터치스크린, 인공지능 휴머노이드 로봇의 실감형 피부 등에 활발히 쓰일 것"이라고 전망했다. 시끄러운 환경에서도 목소리를 정확히 감지하는 피부 부착형 유연 성대 마이크로폰도 주목할 성과로 꼽힌다. 이 연구단 단장이기도 한 조길원 포항공대 화학공학과 교수 연구팀이 개발한 것으로, 기존 마이크보다 민감도가 대폭 높고 목에 붙이면 정확히 음성을 인식한다. 제아무리 주변 소음이 심하더라도 피부 진동을 통해 목소리를 오류 없이 파악할 수 있다.

[김시균 기자]
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August 20, 2020 at 03:05PM
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