과학난제도전 융합연구개발사업

2020년 2개 선도형 융합연구단 선정 및 프로젝트 착수
4.5년 동안 총 90억 원 지원…과학과 공학을 융합한 새로운 해결책 제시 기대
2021년 신규과제 3건 선정 위한 과학난제 도전영역 공개 예정

인류의 삶을 바꿀 과학난제 도전연구가 본격 시작됐다. 과학기술정보통신부(장관 최기영)와 한국과학기술한림원(원장 한민구·이하 한림원) 과학난제도전협력지원단(단장 성창모·이하 난제도전지원단)이 지난 2018년부터 준비한 ‘과학난제도전융합연구사업’은 올해 7월 말 2개의 선도형 융합연구단을 선정, 출범시켰다.

선정된 신규과제는 △나노에서 매크로의 트랜스스케일 창발진화적 인공 구조체 형성기술 개발: 화학적 자기조립을 공학적으로 재현하는 연구로 기존에 시도하지 않았던 새로운 방식의 기초연구와 공학기술의 융합·도전과제 △AST 패러다임 개척을 통한 암전이 진단 및 제어 기술 개발: 기존 암전이 이론과 차별화되는 새로운 암전이 이론을 제시하고자 하는 암정복 재도전 과제 등 2건으로 올해부터 4.5년 동안 각 과제에 총 90억 원이 지원된다.

과기정통부와 난제도전지원단은 선정된 2개 융합연구를 통해 난제 해결의 실마리를 제시함으로써, 한국 과학기술의 국제적인 영향력을 확대해 나간다는 계획이다.

 

올해 말 과학난제도전영역 공개
2021년 신규과제 3건 추가 선정위한 의견 수렴 진행

과기정통부와 난제도전지원단은 올해 12월 23일 융합기술의 날을 맞아 개최되는 ‘2020년도 대한민국 과학기술 대전 특별기획 e-포럼 - “온택트(ontact) 시대, 과학기술로(路) 오늘과 미래를 말
하다”에서 ‘과학난제도전(Grand Challenges) 융합포럼’ 프로그램을 마련한다.
포럼에서는 과학난제 도전영역을 공개하고 2021년 신규과제 3건의 과제기획을 위해 연구자들의 의견을 수렴할 계획이다. 또 집단지성을 활용한 과학난제 발굴 및 과학난제도전 융합연구사업의 향후 추진계획도 발표된다.
성창모 단장은 “올해 상반기 진행된 참여의향서 접수와 ‘한국과학난제도전 온라인 컨퍼런스’를 통해 도전적 연구에 대한 국내 과학기술계의 큰 관심을 확인할 수 있었다”며 “이번 행사는 사업의 목적과 기본방향에 대한 이해관계자의 이해도를 넓히고 글로벌 과학난제에 도전하는 선도형 융합연구의 국제공동연구 필요
성에 대한 합의와 공감대를 폭넓게 형성하며 또 한 번 과학기술계의 집단지성이 발휘되는 자리가 될 것”이라고 밝혔다.

 

‘나노에서 매크로의 트랜스스케일 창발진화적 인공구조체 형성기술’은 작은 입자들이 결합해 큰 단위의 기계로 성장하도록 만드는 기술이다.

해당 주제가 난제인 이유는 입자부터 거시세계까지 적용되는 물리학이 완전히 달라 한 번에 제어하기 어렵기 때문이다. 기존 공학이 거시세계 규모의 대상을 부분으로 작게 잘라 점점 작은 세계를 구현하는 식으로 연구해왔다면, 이번 난제는 이를 거꾸로 뒤집어 작은 부분에서부터 전체로 연구를 확장하는 방식으로 접근한다. 연구단은 모든 규모에서 결합과 분리를 자유롭게 제어하고 이를 통해 원하는 입체 구조를 충분한 강도로 형성하게 만드는 기술을 연구하겠다는 도전적 목표를 설정한 상태다. 이러한 난제 극복의 실마리가 될 수 있는 개념 증명이 성공한다면, 주사로 입자를 주입하기만 하면 몸속에서 스스로 자라 수술을 한 뒤 분해되는 미세 수술 로봇이나 자유롭게 변형되거나 합체하는 기계와 건축물 등 다양한 기계·소재 분야 응용기술 개발에 획기적인 기초 이론 및 개념을 제공할 수 있을 것으로 보인다. 

연구단에는 기계공학자는 물론, 화학 및 물리학, 생명과학, 바이오공학, 기계공학, 신소재공학 및 재료공학, 전기정보공학 전문가들이 합류해 기대를 모으고 있다.

 

암환자의 90%가 암의 전이로 사망하지만, 기술의 발전에도 불구하고 기존 이론만으로는 암의 전이 과정을 충분히 설명하고 예측할 수 없었다. 여기에 더해 최근 암 연구의 유일한 이론인 ‘상피-중배엽 전이(EMT)’의 한계와 문제점이 대두되고 있어 전 세계적으로 암의 악성화 과정을 재해석할 수 있는 새로운 패러다임의 정립 및 신개념 혁신 약물 타겟 선점이 시급한 실정이다.

연구단은 EMT 이론의 한계를 극복할 ‘세포 부착-부유 전이(AST)’ 이론을 창안, 새로운 항암 패러다임을 만드는 것에 도전한다. AST 이론은 조직이나 세포에 부착된 암세포인 고형암세포가 특정 조건에서 떨어져 부유하면서 순환암세포가 될 수 있다는 데서 착안했다. 연구단은 세포 배양 시 부착되거나 부유하는 특성이 바뀌는 기전을 파악해 이를 암전이 치료에 활용하는 새로운 패러다임을 정립, 세포부착성 형질전환 원천기술 확보를 목표로 연구를 수행한다.

연구단은 기초, 진단, 임상, 신약개발까지 전 단계에 걸쳐 생화학, 분자유전학, 약리학 및 병리학 등 4개 분야의 융합연구진으로 구성됐다.