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[앵커]
국내 연구진이 사람보다 냄새를 더 잘 맡는 바이오 전자 코를 개발했습니다. 복잡하게 섞인 냄새 가운데 특정한 냄새를 구분해낼 수도 있어서, 인체에 해로운 물질을 감지할 수 있을 것으로 기대됩니다.
그래서 오늘 '줌 인 피플'에서는 '바이오 전자 코'개발에 참여한 과학자와 함께 이야기 나눠보겠습니다. 차세대-융합기술-연구원 원장인 서울대 박태현 교수, 자리에 나와주셨습니다. 교수님, 안녕하세요?
사람이 냄새를 맡는 원리에서 아이디어를 얻어서 '바이오 전자 코'를 개발하셨다고 들었습니다. 먼저 이런 연구를 시작하시게 된 계기가 궁금하네요.
[인터뷰]
여러분이 아시다시피 인간은 오감을 가지고 있습니다. 시각, 청각, 촉각, 후각, 미각이 그것입니다. 그런데 이 다섯 가지 감각 중에 세 가지 감각에 대해서는 사람의 감각을 대신해주는 전자제품들이 이미 개발되어 우리 일상에서 사용되고 있습니다.
시각의 경우에 우리 눈이 보는 것과 같은 정보를 잡는 카메라와 동영상 카메라가 있고, 청각의 경우에는 우리 귀가 듣는 소리정보를 저장하는 녹음기가 있습니다. 또 우리의 촉감을 느끼는 태블릿 PC도 있습니다. 이들 세 가지 감각의 경우에는 이미 우리가 가지고 있는 스마트폰에 담겨 있습니다.
그러나 후각과 미각의 경우는 그렇지 못합니다. 냄새를 맡는 전자제품도 없고, 맛을 보는 장비도 없습니다. 유일한 장비가 우리의 코와 혀입니다. 소믈리에의 코를 통하여 와인 향과 맛을 구별하고, 바리스타의 코와 혀를 통하여 커피의 향취를 느낍니다. 그래서, 사람의 코와 혀를 대신할 수 있는 장비를 개발하면 좋겠다는 동기에서 이 연구를 시작하게 되었습니다.
[앵커]
그렇다면 '바이오 전자 코'가 무엇인지 시청자분들이 알기 쉽게 설명해주시죠.
[인터뷰]
후각과 미각이 나머지 세 개의 감각과 다른 것은 이들은 화학적인 감각이라는 점입니다. 즉, 화학 분자들을 인식하는 감각들인데, 우리의 코와 혀에는 이들 냄새와 맛 분자를 인식하는 수용체가 있습니다. 냄새와 맛 분자가 이들 수용체와 결합을 하면 전기신호가 발생하여 신경이라는 전깃줄을 타고 뇌로 전달되어 우리는 냄새와 맛을 인지하게 됩니다.
따라서 냄새를 인지하기 위해서는 우리 콧속에 들어 있는 후각 수용체가 필요한데, 이 후각 수용체를 우리는 유전공학기술을 이용하여 인간의 것과 똑같게 만들어낼 수 있습니다. 이렇게 만든 후각 수용체를 센서 부품으로 사용하여 제작한 것이 바로 '바이오 전자 코'입니다.
[앵커]
그렇다면 '바이오 전자 코'에는 어떤 과학적인 원리가 숨어있나요?
[인터뷰]
냄새 분자는 콧속으로 들어가서 후각 수용체와 결합하게 됩니다. 이 후각 수용체를 만들어 내기 위하여, 우리는 그 정보를 가지고 있는 DNA를 사용하였습니다. 이 빨간 DNA가 인간 후각 수용체 정보를 가지고 있는 유전자입니다. 이 유전자를 운반체에 실어서 세포 속으로 도입합니다. 그러면, 이 빨간색 DNA 정보에 의하여, 빨간색 후각 수용체가 세포표면에 생성됩니다.
다음으로 세포 표면에 시약을 처리하여 아주 작은 물집을 생성시키고, 이를 나노 튜브 위에 결합합니다. 나노튜브에는 전류가 흐르고 있습니다. 빨간색 냄새 분자가 빨간색 후각 수용체와 결합을 하면, 신호전달이 일어나 노란색 이온채널이 열립니다.
이 채널을 통하여 플러스 이온들이 들어오고, 이로 인하여, 나노튜브 위를 흐르는 전류에 변화가 생깁니다. 화면 오른쪽 위의 그래프에서 보듯이 전류의 세기가 줄어들고, 우리는 이 전류 변화를 측정함으로써, '아! 냄새 분자가 있구나.' 하는 것을 감지하게 됩니다. 이것이 바이오 전자 코의 원리입니다.
[앵커]
사람의 후각과 비교해볼 때 '바이오 전자 코'가 어느 정도로 세밀하게 냄새를 맡고 구분할 수 있는 건가요?
[인터뷰]
후각은 매우 민감한 감각입니다. 특히 동물들에게는 생존을 위하여 매우 중요한 감각입니다. 먹이를 찾는데도 냄새로 찾고, 적으로부터 피할 수 있도록 도움을 줍니다. 사자와 눈이 마주쳤다면 이미 죽은 것과 다름없습니다. 시각으로 알아차리기 전에 냄새를 맡고 미리 피하기부터 해야 합니다.
또 2세를 번식하는 데도 꼭 필요합니다. 북극의 눈 덮인 허허벌판에서 홀로 독립생활을 하는 북극곰도 후각으로 짝짓기 상대를 찾아 자손을 번식합니다. 사람의 경우에는 문명의 발달과 함께 후각이 많이 퇴화하였지만, 여전히 매우 민감한 감각입니다.
이 세상에서 냄새를 가장 잘 맡는 사람은 0.01 ppt 농도의 냄새를 맡는다는 보고가 있습니다. 0.01 ppt는 100 조개 중에 하나가 있는 농도입니다. 이는 올림픽 규격 수영장 2천 개에 들어있는 물을 모두 합친 부피의 물에 피 한 방울을 떨어뜨렸을 때, 그 피의 농도에 해당합니다. 그러니 우리 코가 얼마나 민감한 감각인지 알 수 있습니다. 현재 저희 바이오 전자 코 데이터 중에 가장 민감도가 높은 경우에는 이보다도 열 배 정도 높은 민감도를 보입니다.
[앵커]
사람이 맡을 수 없는 미약한 냄새까지 정확하게 구분할 수 있다면, 인체에 해로운 물질을 검출하는 데 사용할 수 있을 것 같은데요. 구체적으로 어떤 분야에 활용할 수 있을까요?
[인터뷰]
바이오 전자 코의 활용 분야는 무궁무진합니다. 산업적으로는 향수, 화장품, 와인, 커피 등의 냄새 산업에 활용 가능합니다. 또, 개가 냄새로 환자를 구별한다는 이야기를 들어 보셨을 거로 생각합니다.
이처럼 환자의 날숨 냄새를 맡아서 질병을 진단하는 것도 가능합니다. 또 음식물의 냄새로 그 음식의 신선도 및 부패 정도를 알 수 있습니다. 악취 등의 환경 모니터링이 가능하고, 생산 공정의 모니터링도 가능합니다. 또 독극물, 폭발물, 마약 등 사회 안전을 위해서도 활용 가능합니다.
얼마 전에 '냄새를 보는 소녀'라는 TV 드라마가 방영된 적이 있었는데, 냄새를 시각화하고 코드화하는 것이 가능해져서, 우리가 본 것을 사진으로 남기듯이, 냄새도 코드화하여 기록으로 남길 수 있게 됩니다. 이처럼 사회 전반에 걸쳐 다양한 분야에 활용될 수 있습니다.
[앵커]
바이오 전자 코를 다른 분야의 교수님들과 협력해서 개발하셨다고 들었습니다. 융합연구는 어떤 의미가 있다고 보시나요?
[인터뷰]
우리 실험실의 연구 분야는 바이오 테크놀로지 분야입니다. 그런데 매우 높은 민감도를 가진 바이오 전자 코가 가능하게 된 것은 나노 테크놀로지 연구를 하는 분들과의 공동연구를 통하여 이루어진 결과입니다.
나노튜브 분야에서 탁월한 연구를 하고 계시는 서울대 화학생물공학부의 장정식 교수님, 물리학부의 홍승훈 교수님 등과의 공동연구를 통하여 많은 좋은 성과들을 얻을 수 있었습니다. 바이오 전자 코는 바이오 기술과 나노 기술이 융합됨으로써 얻어진, 나노바이오 융합기술의 좋은 예라고 생각합니다.
[앵커]
끝으로 우리나라 '바이오센서 분야'가 앞으로 계속해서 발전하려면 어떤 지원과 노력이 뒷받침되어야 할까요?
[인터뷰]
바이오센서 분야뿐 아니라 전반적인 관점에서, 연구가 높은 수준으로 발전하여 나아가려면 각자 자신이 수행하고 있는 연구 분야에서 지속해서 오랜 세월에 걸쳐 깊이 있는 연구를 할 수 있는 여건이 조성되어야 한다고 생각합니다. 정부연구비를 받기 위한 심사과정에서 중복성이 있는지에 대한 검토를 하는데, 과거의 연구와 조금이라도 유사하다 싶으면 연구비를 받기가 어렵습니다.
저는 유사한 연구를 지속해 나가야 한다고 생각합니다. 노벨상 수상자 발표가 나는 시기가 되면, 어김없이 우리는 '언제쯤이나 노벨상을 받을까.'라는 이야기가 나옵니다. 노벨상을 받기 위해서 연구를 하는 것이 아니라, 각자 자기 분야에서 지속해서 깊은 연구를 하다 보면 노벨상이 나올 것입니다.
중복성 문제가 없는 새로운 주제를 찾기보다는 자기가 하는 분야를 깊이 있게 지속하는 노력이 필요하다고 생각합니다. 또 창조적 혁신을 이루기 위해서는, 혼자서 이것저것 하기보다는 타 분야 전공자와의 융합연구를 통하여 협력하는 노력이 필요하다고 생각합니다.
[앵커]
오늘 소개해드린 '전자 코'처럼 다양한 분야의 융합 연구를 통해 우리 생활에 혁신을 가져올 창의적인 연구 성과들이 계속해서 나왔으면 좋겠습니다. 지금까지 차세대융합기술연구원 원장인 서울대 박태현 교수와 함께 이야기 나눴습니다. 교수님, 오늘 말씀 감사합니다.
[저작권자(c) YTN 무단전재, 재배포 및 AI 데이터 활용 금지]
국내 연구진이 사람보다 냄새를 더 잘 맡는 바이오 전자 코를 개발했습니다. 복잡하게 섞인 냄새 가운데 특정한 냄새를 구분해낼 수도 있어서, 인체에 해로운 물질을 감지할 수 있을 것으로 기대됩니다.
그래서 오늘 '줌 인 피플'에서는 '바이오 전자 코'개발에 참여한 과학자와 함께 이야기 나눠보겠습니다. 차세대-융합기술-연구원 원장인 서울대 박태현 교수, 자리에 나와주셨습니다. 교수님, 안녕하세요?
사람이 냄새를 맡는 원리에서 아이디어를 얻어서 '바이오 전자 코'를 개발하셨다고 들었습니다. 먼저 이런 연구를 시작하시게 된 계기가 궁금하네요.
[인터뷰]
여러분이 아시다시피 인간은 오감을 가지고 있습니다. 시각, 청각, 촉각, 후각, 미각이 그것입니다. 그런데 이 다섯 가지 감각 중에 세 가지 감각에 대해서는 사람의 감각을 대신해주는 전자제품들이 이미 개발되어 우리 일상에서 사용되고 있습니다.
시각의 경우에 우리 눈이 보는 것과 같은 정보를 잡는 카메라와 동영상 카메라가 있고, 청각의 경우에는 우리 귀가 듣는 소리정보를 저장하는 녹음기가 있습니다. 또 우리의 촉감을 느끼는 태블릿 PC도 있습니다. 이들 세 가지 감각의 경우에는 이미 우리가 가지고 있는 스마트폰에 담겨 있습니다.
그러나 후각과 미각의 경우는 그렇지 못합니다. 냄새를 맡는 전자제품도 없고, 맛을 보는 장비도 없습니다. 유일한 장비가 우리의 코와 혀입니다. 소믈리에의 코를 통하여 와인 향과 맛을 구별하고, 바리스타의 코와 혀를 통하여 커피의 향취를 느낍니다. 그래서, 사람의 코와 혀를 대신할 수 있는 장비를 개발하면 좋겠다는 동기에서 이 연구를 시작하게 되었습니다.
[앵커]
그렇다면 '바이오 전자 코'가 무엇인지 시청자분들이 알기 쉽게 설명해주시죠.
[인터뷰]
후각과 미각이 나머지 세 개의 감각과 다른 것은 이들은 화학적인 감각이라는 점입니다. 즉, 화학 분자들을 인식하는 감각들인데, 우리의 코와 혀에는 이들 냄새와 맛 분자를 인식하는 수용체가 있습니다. 냄새와 맛 분자가 이들 수용체와 결합을 하면 전기신호가 발생하여 신경이라는 전깃줄을 타고 뇌로 전달되어 우리는 냄새와 맛을 인지하게 됩니다.
따라서 냄새를 인지하기 위해서는 우리 콧속에 들어 있는 후각 수용체가 필요한데, 이 후각 수용체를 우리는 유전공학기술을 이용하여 인간의 것과 똑같게 만들어낼 수 있습니다. 이렇게 만든 후각 수용체를 센서 부품으로 사용하여 제작한 것이 바로 '바이오 전자 코'입니다.
[앵커]
그렇다면 '바이오 전자 코'에는 어떤 과학적인 원리가 숨어있나요?
[인터뷰]
냄새 분자는 콧속으로 들어가서 후각 수용체와 결합하게 됩니다. 이 후각 수용체를 만들어 내기 위하여, 우리는 그 정보를 가지고 있는 DNA를 사용하였습니다. 이 빨간 DNA가 인간 후각 수용체 정보를 가지고 있는 유전자입니다. 이 유전자를 운반체에 실어서 세포 속으로 도입합니다. 그러면, 이 빨간색 DNA 정보에 의하여, 빨간색 후각 수용체가 세포표면에 생성됩니다.
다음으로 세포 표면에 시약을 처리하여 아주 작은 물집을 생성시키고, 이를 나노 튜브 위에 결합합니다. 나노튜브에는 전류가 흐르고 있습니다. 빨간색 냄새 분자가 빨간색 후각 수용체와 결합을 하면, 신호전달이 일어나 노란색 이온채널이 열립니다.
이 채널을 통하여 플러스 이온들이 들어오고, 이로 인하여, 나노튜브 위를 흐르는 전류에 변화가 생깁니다. 화면 오른쪽 위의 그래프에서 보듯이 전류의 세기가 줄어들고, 우리는 이 전류 변화를 측정함으로써, '아! 냄새 분자가 있구나.' 하는 것을 감지하게 됩니다. 이것이 바이오 전자 코의 원리입니다.
[앵커]
사람의 후각과 비교해볼 때 '바이오 전자 코'가 어느 정도로 세밀하게 냄새를 맡고 구분할 수 있는 건가요?
[인터뷰]
후각은 매우 민감한 감각입니다. 특히 동물들에게는 생존을 위하여 매우 중요한 감각입니다. 먹이를 찾는데도 냄새로 찾고, 적으로부터 피할 수 있도록 도움을 줍니다. 사자와 눈이 마주쳤다면 이미 죽은 것과 다름없습니다. 시각으로 알아차리기 전에 냄새를 맡고 미리 피하기부터 해야 합니다.
또 2세를 번식하는 데도 꼭 필요합니다. 북극의 눈 덮인 허허벌판에서 홀로 독립생활을 하는 북극곰도 후각으로 짝짓기 상대를 찾아 자손을 번식합니다. 사람의 경우에는 문명의 발달과 함께 후각이 많이 퇴화하였지만, 여전히 매우 민감한 감각입니다.
이 세상에서 냄새를 가장 잘 맡는 사람은 0.01 ppt 농도의 냄새를 맡는다는 보고가 있습니다. 0.01 ppt는 100 조개 중에 하나가 있는 농도입니다. 이는 올림픽 규격 수영장 2천 개에 들어있는 물을 모두 합친 부피의 물에 피 한 방울을 떨어뜨렸을 때, 그 피의 농도에 해당합니다. 그러니 우리 코가 얼마나 민감한 감각인지 알 수 있습니다. 현재 저희 바이오 전자 코 데이터 중에 가장 민감도가 높은 경우에는 이보다도 열 배 정도 높은 민감도를 보입니다.
[앵커]
사람이 맡을 수 없는 미약한 냄새까지 정확하게 구분할 수 있다면, 인체에 해로운 물질을 검출하는 데 사용할 수 있을 것 같은데요. 구체적으로 어떤 분야에 활용할 수 있을까요?
[인터뷰]
바이오 전자 코의 활용 분야는 무궁무진합니다. 산업적으로는 향수, 화장품, 와인, 커피 등의 냄새 산업에 활용 가능합니다. 또, 개가 냄새로 환자를 구별한다는 이야기를 들어 보셨을 거로 생각합니다.
이처럼 환자의 날숨 냄새를 맡아서 질병을 진단하는 것도 가능합니다. 또 음식물의 냄새로 그 음식의 신선도 및 부패 정도를 알 수 있습니다. 악취 등의 환경 모니터링이 가능하고, 생산 공정의 모니터링도 가능합니다. 또 독극물, 폭발물, 마약 등 사회 안전을 위해서도 활용 가능합니다.
얼마 전에 '냄새를 보는 소녀'라는 TV 드라마가 방영된 적이 있었는데, 냄새를 시각화하고 코드화하는 것이 가능해져서, 우리가 본 것을 사진으로 남기듯이, 냄새도 코드화하여 기록으로 남길 수 있게 됩니다. 이처럼 사회 전반에 걸쳐 다양한 분야에 활용될 수 있습니다.
[앵커]
바이오 전자 코를 다른 분야의 교수님들과 협력해서 개발하셨다고 들었습니다. 융합연구는 어떤 의미가 있다고 보시나요?
[인터뷰]
우리 실험실의 연구 분야는 바이오 테크놀로지 분야입니다. 그런데 매우 높은 민감도를 가진 바이오 전자 코가 가능하게 된 것은 나노 테크놀로지 연구를 하는 분들과의 공동연구를 통하여 이루어진 결과입니다.
나노튜브 분야에서 탁월한 연구를 하고 계시는 서울대 화학생물공학부의 장정식 교수님, 물리학부의 홍승훈 교수님 등과의 공동연구를 통하여 많은 좋은 성과들을 얻을 수 있었습니다. 바이오 전자 코는 바이오 기술과 나노 기술이 융합됨으로써 얻어진, 나노바이오 융합기술의 좋은 예라고 생각합니다.
[앵커]
끝으로 우리나라 '바이오센서 분야'가 앞으로 계속해서 발전하려면 어떤 지원과 노력이 뒷받침되어야 할까요?
[인터뷰]
바이오센서 분야뿐 아니라 전반적인 관점에서, 연구가 높은 수준으로 발전하여 나아가려면 각자 자신이 수행하고 있는 연구 분야에서 지속해서 오랜 세월에 걸쳐 깊이 있는 연구를 할 수 있는 여건이 조성되어야 한다고 생각합니다. 정부연구비를 받기 위한 심사과정에서 중복성이 있는지에 대한 검토를 하는데, 과거의 연구와 조금이라도 유사하다 싶으면 연구비를 받기가 어렵습니다.
저는 유사한 연구를 지속해 나가야 한다고 생각합니다. 노벨상 수상자 발표가 나는 시기가 되면, 어김없이 우리는 '언제쯤이나 노벨상을 받을까.'라는 이야기가 나옵니다. 노벨상을 받기 위해서 연구를 하는 것이 아니라, 각자 자기 분야에서 지속해서 깊은 연구를 하다 보면 노벨상이 나올 것입니다.
중복성 문제가 없는 새로운 주제를 찾기보다는 자기가 하는 분야를 깊이 있게 지속하는 노력이 필요하다고 생각합니다. 또 창조적 혁신을 이루기 위해서는, 혼자서 이것저것 하기보다는 타 분야 전공자와의 융합연구를 통하여 협력하는 노력이 필요하다고 생각합니다.
[앵커]
오늘 소개해드린 '전자 코'처럼 다양한 분야의 융합 연구를 통해 우리 생활에 혁신을 가져올 창의적인 연구 성과들이 계속해서 나왔으면 좋겠습니다. 지금까지 차세대융합기술연구원 원장인 서울대 박태현 교수와 함께 이야기 나눴습니다. 교수님, 오늘 말씀 감사합니다.
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