IT+BT 융합 연구 결실
식품 독소·질병 조기진단 위한 바이오센서 칩 및 자동검출 시스템 개발

- 다종 검사체를 반도체칩 하나로 진단 및 검출
- 음식물·혈액 한방울로 집에서도 초간편·초고속 진단 가능
- 혈구·혈장 분리 가능한 ‘혈액 전처리 칩’도 함께 개발

혈액 한방울로 30초만에 암을 진단할 수 있다면? 미래에서나 가능할 것 같은 기술이 실제로 개발되었습니다.

한번에 다양한 식품 독소나 질병을 조기에 검진할 수 있는 초간편, 초고속의 분석기기의 핵심기술이 국내연구진에 의해 개발됐는데요, ETRI(한국전자통신연구원, 원장 김흥남)는 세계 최초로 다종의 식품 독소나 암 진단을 위한 마커(marker)를 반도체칩 하나로 검출할 수 있는 ‘다중 검사 바이오센서 칩 및 자동 검출 시스템’을 개발했다고 5일 밝혔습니다.

[그림1]바이오센서 칩 및 자동 검출 시스템 개요도


이번에 개발한 기술은 거대전하(물체가 띠고 있는 정전기의 양) 나노입자를 이용무전하/저분자의 검출용 시그널 증폭기술반도체 CMOS(상보형금속산화반도체(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)로 소비 전력이 매우 적다는 이점을 가지며 휴대용 계산기, 전자시계, 소형 컴퓨터 등에 널리 활용) 기술을 이용한 것으로, 그동안 바이오 칩의 상용화에 가장 큰 걸림돌이 되었던 신뢰성을 개선하기 위한 노력이 돋보인 기술입니다.

무엇보다 반도체의 고집적 기술을 활용하여 100개의 나노센서로부터 측정된 값들을 통계적으로 처리함으로써 재현성과 수율(transport number-전해질 용액에 전류를 통하면 음 이온은 양극으로, 양 이온은 음극을 향해서 이동하여 양 이온으로 전기를 운반하는 데 이 때의 양쪽 이온이 전기를 운반하는 분담 비율)을 현저히 높이고, 이를 통해 진단의 정확도를 향상시켰습니다.

[그림2] 바이오센서 칩 및 자동 검출 시스템 기술 구성도

뿐만 아니라 ETRI 연구팀은 현장진단용 초고속 혈액 전처리칩도 함께 개발했다고 밝혔는데요, 이 칩을 이용하면 일반인 누구나 의료진의 도움 없이 30초 이내에 전자동으로 혈액 한 두 방울에서 혈구와 혈장을 분리할 수 있고, 이를 통해 간편하고 신속하게 혈액 진단검사를 할 수 있게 됩니다.

참고로, 일반적으로 혈액을 이용한 진단검사를 하려면 혈구와 혈장을 분리하는 기술이 요구된다고 하네요.

이번 연구성과로 식품 독소 및 암 질병 조기 진단이 한층 간편하고 쉬워질 전망입니다. 식품 독소 분석은 주로 시료 준비에 장시간이 소요되고 고가장비와 숙련된 전문가에 의해서만 이루어져 왔지만 앞으로는 일반인들도 쉽게 휴대형 바이오 칩을 통해 식품 독소를 감지할 수 있어, 검역소뿐 아니라 요식업소, 급식소 및 일반 가정에서도 식품안전성의 현장 검사기로 활용이 가능할 것으로 보입니다.

[그림3] 현장진단용 초고속 혈액 전처리칩

또한 이번 개발은 현장진단용 의료기기 시장에서도 상당한 파급력을 가질 것으로 보입니다. 이번 기술 개발로 로슈(Roche), 지멘스(Simens), 애보트(Abbott) 등 글로벌 기업들이 장악하고 있는 현장진단용 의료기기 시장에서 국산기술을 이용한 국내기업들의 제품 출시가 봇물을 이루고 시장 점유율을 높일 것으로 예상됩니다.

[그림4] 소형 자동화 검출 시스템(바이오센서 칩 확대 모습)

이번 ETRI의 성과는, 반도체기술, 나노바이오기술, 바이오멤스기술 등을 융합함으로서 반도체칩 하나로 복잡한 진단검사를 정확하게 수행할 수 있다는 점에서 식품위생서비스, 의료서비스는 물론 반도체 시장에도 새로운 성장동력을 제공할 수 있을 것입니다.

ETRI는 이번 기술의 조기 상용화를 위해 바이오센서, 의료진단기기 업체 등에 기술이전을 추진 중에 있는데요, 산업체로의 기술이전이 완료될 경우 2년 이내에 관련 시장에 제품이 출시될 수 있을 것으로 내다보고 있으니 실생활에서 접하게 될 날도 머지 않을 것으로 보입니다.

[그림5] 소형 자동화 검출 시스템


 출처 : 한국전자통신연구원 보도자료

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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

         한국 전자통신 기술의 산실! ETRI(한국전자통신연구원)

ETRI(한국전자통신연구원, 이하 ETRI)은 1985년에 기존 한국과학기술연구소 부설 한국전기통신연구소와 한국전자기술연구소가 통합하여 만들어진 연구기관입니다. 현재 지식경제부 산하 기타공공기관으로 지정되어 있으며, IT 강국 대한민국의 중추적인 역할을 담당하고 있는 대덕연구단지의 출연연구소 중에서도 규모가 큰 편에 속합니다. 

ETRI의 전경

연구소 내부에 있는 디지털 첨성대의 모습

1동 본관에 위치한 ETRI 전시관의 입구











1동 본관 건물에 들어가 사전에 연락드렸던 홍보팀 직원 분의 친절한 안내와 도움으로, 전시관에 들어갈 수 있었습니다. 다른 출연 연구원들도 보안에 각별한 신경을 쓰지만, ETRI 또한 여타 연구기관에 비해 높은 보안등급으로 인해 입·출입에서 여러 가지 절차를 거친 후 들어가야 했습니다. 최근 한국의 IT 기술이 부상하면서 기술 및 특허권 등을 무단으로 해외에 유출 하려는 사례가 많아졌다고 하니, 이 정도는 감수 해야겠죠~? ^^

전시관에서 방문객을 맞아주는 ETRI 로봇

이전에도 다른 실험 등이 있어서 ETRI에 가끔 방문 했었는데 기사 작성을 위해 홍보팀에 정식으로 취재 요청을 드리고, 체계적으로 견학을 해본 것은 이번이 처음이었습니다. ETRI에서는 이처럼 홍보관 관람 등의 목적으로 단체 견학을 상시 접수받고 있으니 관심 있으신 단체에서는 접수해 보시는 것도 좋을 듯 합니다.

3D 방송 체험관

이제 많이 보편화 된 3D TV, Smart TV의 원천 기술 또한 ETRI에서 탄생했답니다. S사와 L사 양사의 TV 경쟁 속에서 우리나라가 세계적으로 입지를 다지며 IT 강국 코리아가 되고 있는 모습을 보니 뿌듯하기도 하더군요. 보통, 기업에서도 R&D를 담당하지만 이처럼 국가의 중추적인 기술개발은 국책연구소에서 진행되어 원천기술을 확보하고, 사기업에서 상용화 하는 경우가 많다고 하네요.

4세대 이동통신시스템 LTE-Advanced

이동통신 진화기술별 특징











오늘 취재의 메인인 4세대 이동통신 LTE-Advanced의 모습입니다. 홍보관에서도 기타 여러 가지 와인 감별 RFID 기술, 각종 인식기술, Smart 선박기술, 번역기술을 보았지만 LTE-Advanced는 최근 이동통신사 들의 광고와 더불어 가장 관심이 많은 분야였던지라 관심이 높았습니다.
정확히 말씀드리자면 현재 상용화된 LTE는 완전한 4세대 이동통신이 아닌 3.9세대 이동통신이라고 할 수 있습니다. 진정한 4세대 이동통신은 2014년 이후에나 상용화 된다고 하네요!

ETRI에서 세계 최초 상용화에 성공한 지상파 DMB 기술

ETRI에서 세계 최초 상용화에 성공한 Wibro 기술













휴대전화 강국의 출발점인 CDMA 기술 세계 최초 상용화

최근에 세간의 주목을 받고 있는 4세대 이동통신 기술뿐만 아니라, 국내 최초 교환기 기술 개발, 휴대폰 신화의 원천기술인 CDMA 세계 최초 상용화, 휴대용 인터넷 Wibro 및 지상파 DMB 상용화 등의 여러 가지 원천기술이 바로 이 곳, ETRI에서 탄생했습니다. 그러고 보면, 우리나라 국부의 원천기술이 다 여기 모여 있었네요~^^

회의 중 이신 연구원 분들

ETRI 홍보팀에서 협조 해 주셔서, 회의 중인 부서의 허락을 얻어 카메라에 회의 장면을 한 컷 담았습니다. 일반적으로 연구원들의 일상에 대해 여쭈어 보니 이와 같은 팀, 부서 단위의 회의가 굉장히 많다고 하네요. 요즘은 연구라는 것이 대부분 혼자 하기 보다는 융합연구, 또한 팀 프로젝트가 많다고 합니다.

4세대 이동통신기술 (LTE-Advanced) 시연 모습

4세대 이동통신기술 (Wibro-Advanced) 시연 모습

LTE-Advanced 시연에 사용되는 기계 장치들

일반적으로 잘 공개되지 않는 연구원의 실험실입니다. 특별히 4세대 이동통신에 관한 설명을 듣고, 4세대 이동통신인 LTE-Advanced의 시연도 볼 수 있었으며, 부서를 담당하시는 연구원 분을 인터뷰하고 연구원의 일상 등을 들을 기회도 얻을 수 있었습니다. 시연 당시에는 대통령을 비롯한 여러 귀빈들이 다녀가신 후였으며, 요즘까지도 많은 취재 행렬이 이어지고 있다고 하네요.

다음은 이동통신기술연구부 이승규 박사님과의 인터뷰 내용입니다.

이동통신기술연구부 이승규 박사님


굿가이 : 안녕하세요, 박사님. 우선, 인터뷰에 응해주셔서 감사드립니다. 박사님께서는 이동통신기술연구부에 계신 것으로 알고 있는데, 언제부터 이쪽 방면의 연구에 관심이 있으셨나요?

이승규 박사 : 대학 때 전산학(컴퓨터 공학) 학위를 취득하고 바로 이동통신 분야 연구를 시작하게 됐어요. 연구원 생활 직후에는 CDMA 관련 프로젝트를 수행하고, Wibro 및 pemto 기지국 개발 등의 프로젝트를 수행했습니다. 가장 최근에는 LTE-Advanced 관련 연구를 하고 있고요.

굿가이 : ETRI와 같은 국책연구소의 장점은 무엇인가요?
이승규 박사 :
아무래도 국책사업을 직접 추진하고 참여할 수 있기 때문에 무엇보다 연구에 대한 자부심을 느낄 수 있습니다. 물론 힘든 일도 많지만요.(웃음)

굿가이 : 연구소 생활이 궁금합니다.
이승규 박사 :
연구소는 일반적인 단체와 크게 다르지 않아요. 음.. 학교와 회사(사기업)의 중간적인 형태를 갖고 있다고 할까요? 오전에는 주로 개별적인 연구와 공부를 하고, 오후에는 이를 바탕으로 실험을 진행합니다. 이렇게 연구와 실험을 반복하며 나온 결과를 학회 등에 발표하기도 하고, 워크숍이나 각종 컨퍼런스에 참석하기도 합니다.

굿가이 : 업무 시간은 일반 사기업과 같은가요?
이승규 박사 :
출, 퇴근이 정해져 있긴 하지만 과제나 프로젝트 단위로 밤샘 실험을 하는 경우가 있기 때문에 업무 시간은 부서별, 프로젝트별로 다릅니다.

굿가이 : 연구원들이 일반 회사원들과 다른 점이 있다면요?
이승규 박사 :
무엇보다 가정적인 연구원들이 많아요. 연구단지의 특성상 자녀들 또한 연구원 부모님을 자랑스러워하고, 과학자에 대한 자부심 역시 높습니다. 물론 이공계열을 전공하길 희망하는 자녀들도 많지요.

굿가이 : 연구원으로서 고충이 있으시다면 말씀해주세요.
이승규 박사 :
연구원의 고충이라.. (잠시 생각 후) 아무래도 논문과 특허라는 특성상 ‘없는’ 것을 ‘창작’해야 하는 고통이 뒤따릅니다. ‘창작’하는 직업을 갖고 있는 모든 분들이 그러하겠지만 이동통신 기술은 그 특성상 더욱더 신기술 개발이 중요하기 때문이죠.

굿가이 : 마지막으로 저희 국가과학기술위원회(국과위)에 바라시는 점이 있다면 한 말씀 부탁드립니다.
이승규 박사 :
음, 무엇보다도 국책연구소와 연구원의 자율성을 최대한 보장해 주셨으면 좋겠고, 성과를 곧바로 요구하는 일반 회사와 달리 국책연구기관에서는 좀 더 중·장기적인 관점에서의 사업비 집행을 추진해주시면 좀 더 좋지 않을까 생각합니다.

굿가이 : 오늘 귀중한 시간 내시어 인터뷰에 응해주셔서 감사드립니다.
이승규 박사 :
국가과학기술위원회가 계속해서 발전하길 기대하겠습니다.

인터뷰를 끝으로 취재를 마무리하며 우리나라의 연구기관에 대해 많은 생각이 들었습니다. 정말 자랑스러운 우리나라의 핵심 연구기관 ETRI ! 최근 평가에 의하면 연구기관 자체의 브랜드 가치와 핵심기술이 100조 이상에 이른다고 하는데요, 현재까지 4조가 약간 넘는 비용이 투입된 것에 비하면 정말 대단한 성과가 아닐 수 없습니다. 앞으로도 ETRI가 다양한 연구를 통해 우리나라 전자통신 기술을 이끌어가길 바라봅니다.

ETRI에 대해 좀 더 자세한 정보를 알아보시려면 ETRI 공식 홈페이지(http://www.etri.re.kr/)를 참조 해 주세요!

글 | 국가과학기술위원회 블로그 기자 박 헌 준

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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기

       로봇이 교도소 수형자들을 감시하는 시대가 도래한다! 

이제 정말 사람의 일을 대신해주는 로봇이 등장하는 것일까요?
적어도 머지않은 미래에 로봇을 이용해 교도소가 운영될 가능성은 충분해 보입니다.


바로 일선 교도관들의 업무를 보조하게 될 ‘로봇교도관’을 통해서 말이죠.


사실 그동안 교도관들은 전국의 교도소 규모에 비해 턱없이 부족한 인력 때문에 과도한 업무에 시달리는 등 열악한 근무환경에 처해있었는데요, 앞으로 로봇교도관이 정식 투입되면 지금의 근무환경이 충분히 개선되지 않을까요?

Historic Prison at Museo Marítimo de Ushuaia @Liam Q / http://www.flickr.com/photos/liamq/5540274355/

지난 24일 아시아교정포럼을 통해 로봇교도관 소식이 전해졌습니다. 이 사업은 지식경제부의 지 아래 내년 4월말까지 총 10억 원의 사업비가 투입되는 프로젝트로, 아시아교정포럼, 법무부 교정본부, 한국전자통신연구원(ETRI), 에스엠이씨(SMEC) 등이 함께 개발 중에 있습니다.

그렇다면 로봇교도관은 어떤 모습을 하고 있을까요? 교도관이니만큼 무섭고, 덩치가 큰 로봇일까요?


아시아교정포럼 홈페이지에 올라온 로봇교도관 콘셉트 디자인을 보면, 생각보다 꽤 귀엽고 친근감 있는 모습인 것을 확인할 수 있습니다. 키 150㎝에 무게 70㎏의 로봇교도관은 하부에 장착된 바퀴 4개를 이용해 사람의 걸음과 비슷한 속도로 이동하며, 몸통에 2개의 영상 카메라와 통신장비 등이 장착돼 있어 교도관들의 순찰업무를 보조하는 데 이용된다고 하네요.

로봇 교도관 콘셉트 디자인. 출처 : 아시아교정 홈페이지(http://www.correctionforum.or.kr/)


로봇교도관은 특히 돌발 상황이 자주 발생하는 야간에 교도소 복도를 이동하며 수형자들의 이상행동을 감지·판단하고 이를 중앙통제실로 통보하는 역할을 하며, 원격대화기능을 통해 통제실의 교도관이 수형자와 대화를 나눌 수 있도록 고안됐다고 합니다. 폭력 수형자뿐만 아니라 아픈 수형자들을 빨리 파악하고 이를 알리는 목적으로도 사용된다니 더욱 기대가 되네요.

내년 3월쯤이면 이 로봇이 1차 완성될 예정이라고 하는데요, 이렇게 완성된 로봇교도관 3대는 포항교도소에서 시범운영을 갖고 문제점을 찾아 보완절차를 밟게 됩니다.

미국 등지에서도 이 로봇 교도관에 큰 관심을 보이고 있다고 하는데요, 이를 계기로 대량수출을 통해 우리나라 과학기술의 수준도 알리고, 국부창출의 기회도 되었음 하는 바람입니다.

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굿가이(Goodguy)

우리 생활 속 과학이야기