나노의학, AI 융합한 나노 기술

테크커넥트 월드 2019

에너지 저장,2D 재료 관련

인공지능과 나노 기술 프로그램

입력시간 : 2019-09-27 08:02:03 , 최종수정 : 2019-10-02 00:29:33, 김태봉 기자

최신 나노기술부터 인공지능과의 융합까지, 테크커넥트 월드 2019(2)

 

매년 미국의 주요 도시에서 개최되는 나노기술 축제 테크커넥트 월드’가 미국 매사추세츠주 보스턴에서 열렸다. 그동안 열렸던 행사들과 마찬가지로 테크커넥트 월드 2019에서도 심포지엄 형식의 기술 프로그램과 비즈니스 프로그램이 열려 연구자들이 서로의 연구 결과를 공유할 수 있었다. 올해 주요 세션과 발표 내용을 통해 최신 나노기술의 연구 동향을 살펴보자.

 

나노의학, 에너지 저장, 2D재료최신 나노기술 연구 발표

 

올해도 테크커넥트 월드 행사에서는 첨단 재료, 첨단 제조 기술, 에너지 및 지속가능성, 전자 및 마이크로 시스템, 생명공학·의료 및 제약, 퍼스널·홈케어·화장품·식품·농업 등의 6개 분야에서 다채로운 주제의 연구가 발표됐다. 그중에서도 생명공학·의료 및 제약 분야의 연구 성과들이 중점적으로 논의됐다. 나노의학을 주제로 컨퍼런스의 포문을 열었으며, 기조연설 세션이 따로 마련됐다.

 

나노의학은 나노입자를 이용해 질병을 진단, 치료하거나 손상된 조직을 복구하는 기술을 말한다. 이 기술은 나노바이오센서, 나노영상, 나노 약물전달체, 나노기기 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.

 

대표적인 나노의학 기술은 다양한 나노입자를 이용해 진단과 치료를 목적으로 약물이나 유전자를 전달하는 나노약물 전달 기술이다. 조지타운대학교 메디컬센터 종양학과 에스더 장 교수는 나노의학 세션 기조연설에서 나노약물을 통한 암세포 사멸 연구를 발표했다. 장 교수는 쥐 실험으로 종양 표적화 나노 복합체를 만들어 암 억제 유전자인 p53 유전자를 도입했다. 그 결과, 면역 항암제에 대한 내성을 줄여 암세포를 효과적으로 사멸시킬 수 있었다. 기조연설 이후 열린 '약물 및 유전자 전달 물질' 세션에서도 폐 상피 세포, 조혈모세포, 뇌세포 등 체내에 약물을 효과적으로 전달하기 위한 다양한 나노 복합체 연구 성과들이 발표됐다.

 

약물전달뿐만 아니라 나노입자가 직접 항생제처럼 작용해 세균 감염 기회를 줄이는 연구도 소개되었다. 생명공학 세션 기조연설에서 미국 노스이스턴대학교 화학공학과 토마스 웹스터 교수는 셀레늄 나노입자를 코팅한 임플란트를 사용하면 항생제를 사용하지 않아도 황색포도상구균과 같은 세균이 억제된다는 연구결과를 발표했다. 미국 노트르담대학교 프라카쉬 날라탐비 교수도 세균만 높은 효율로 죽이는 바이러스를 모방해 나노입자 시스템을 제작했다.

사진 1. 다양한 나노입자를 이용해 진단과 치료를 목적으로 약물이나 유전자를 전달하는 나노약물 전달 기술이 각광을 받고 있다. 사진은 나노입자로 약물을 전달하는 모습을 보여주는 모델. (출처: shutterstock)

 

이외에도 나노입자를 이용해 병을 진단하는 나노분자 영상기술 세션도 열렸다. 특정 암세포에만 선택적으로 결합되어 빛을 내는 특성을 가진 나노입자를 이용하면, 작은 크기의 암이라도 쉽게 관찰할 수 있다. 여기서 기술이 더 발전하면 추적, 진단과 동시에 치료도 가능하다. 이 세션에서는 나노분자 영상기술에 효과적으로 사용할 수 있는 형광 유기 나노입자, 탄소 나노튜브를 기반으로 유방암을 진단하는 기술 등이 소개됐다.

 

두 번째로 주목할 분야는 에너지 저장기술이다. 테크커넥트 월드에서는 매년 에너지 저장과 관련된 세션을 열고 있다. 에너지 저장 기술은 말 그대로 에너지를 나중에 쓸 수 있도록 모아두는 기술이다. 전기 에너지를 모으는 배터리를 생각하면 쉽다. 리튬 배터리가 가장 대표적이지만, 리튬은 매장지역이 한정돼 있고 수요가 급등해 가격이 상승한다는 문제가 있다. 연구자들은 새로운 재료를 이용해 더 많은 에너지를 저장할 수 있는 방법을 연구하고 있다. 올해 에너지 저장 분야에서는 리튬 이온의 대안으로 주목받고 있는 나트륨 이온 전지, 혁신적으로 개발된 재료들과 실제 에너지 저장 장치의 구현 등이 소개되었다.

 

그래핀과 2D재료를 주제로 한 세션도 열렸다. 매년 빠지지 않고 열리는 분야지만, 기조연설을 포함해 새로운 2D재료의 합성과 응용, 특성 등에 대한 주제로 다양한 연구 결과들이 발표되며 나노기술에서 여전히 중요한 연구 분야임을 증명했다.

 

이외에도 첨단 소재로서의 금과 은 나노입자’, ‘에어로겔과 단열등의 세션이 새로 등장한 점도 눈길을 끈다. 특히 머리카락의 1만분의 1 굵기인 이산화규소 입자들이 실타래처럼 얽혀있는 구조의 에어로겔은 첨단 단열재로 각광받고 있다. 이 세션에서는 차세대 에어로겔에 대한 연구성과와 과제 등이 발표됐다. 하이 즈엉 싱가포르국립대 기계공학과 교수는 PET를 소재로 에어로겔을 만들어 전 세계 플라스틱 폐기물을 줄이고 단열 효과까지 얻을 수 있는 연구 성과를 소개했다.

사진 2. 그래핀 같은 새로운 재료를 이용해 만드는 산물도 매년 논의되는 핵심 주제이다. (출처: shutterstock)

 

인공지능과 나노기술 프로그램 신설

 

지난 행사들과 다르게 테크커넥트 월드 2019에서 가장 눈에 띄는 변화는 인공지능(AI) 프로그램의 신설이다. 관련 프로그램을 통해 나노기술 연구에 AI를 어떻게 사용하고 있는지 구체적인 사례들을 확인할 수 있는 자리였다. 예를 들면 바이오재료, 의료 및 생명공학 응용을 위한 AI’ 세션에서는 화학 합성과 신약 발견 연구에서 AI가 어떻게 기여할 수 있는지를 소개했다.

 

미국 SRI 연구소의 피터 마드리드 연구원은 ‘AI와 자동화 시스템을 이용한 화학 합성 자동화라는 주제로 화합물의 다단계 합성 과정을 자동화하는 프로그램을 소개했다. 일리노이 공과대학교 안드레이 로가체프 교수는 신약 발견 과정에서 저격수 샷의 개념이라는 제목의 발표로 신약 개발에서 AI가 가진 중요성을 강조했다. 그는 AI를 이용하면 수만 개의 대규모 화합물 라이브러리에서 신약 후보 물질을 찾고 약물의 반응 등을 설계하는 과정이 엄청나게 효율적으로 이루어져, 마치 혁명과도 같을 것이라는 표현까지 사용했다. AI를 이용하면 컴퓨터단층촬영(CT)과 같은 진단에서도 정확도가 훨씬 향상될 수 있다는 연구 성과도 소개됐다.

사진 3. 테크커넥트 월드 홈페이지에 있는 인공지능 프로그램 페이지. (출처: Techconnect world)

 

이외에도 AI 프로그램에서는 첨단 제조기술을 위한 AI’, ‘재료 개발을 위한 AI’ 세션을 통해 새로운 나노재료를 설계하고, 합성하는 과정에서 AI가 어떻게 활용됐는지에 대한 사례들을 보여줬다. 앞으로 나노기술 연구에 AI를 접목하는 방법이 보편화된다면 더 혁신적인 소재와 연구 성과들을 만날 수 있을 것이다.

 

지금까지 살펴본 것처럼 2019년 테크커넥트 월드 행사는 최신 나노기술의 성과들과 인공지능 세션까지 합쳐져 특별함을 더했다. 2020년 테크커넥트 월드는 629일부터 71일까지 미국 내셔널 하버에서 열릴 예정이다. 내년에는 또 어떤 나노기술 연구들이 소개될지 관심을 갖고 지켜보도록 하자.

 

: 오혜진 과학칼럼니스트 / 일러스트: 이명헌 작가

지원: 국가나노기술정책센터

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