韓 과학자들, '핵융합·우주·뇌 치료' 세계 3대 난제 도전

과기정통부, 난제도전 융합개발연구사업 선정해
5년간 각 90억원 연구비 지원, 멘토링 등도 실시

[아시아경제 김봉수 기자] 한국 과학자들이 가상 핵융합로 구현·우주 암흑에너지 규명·뇌 신경망 재건 등 불가능할 것 같이 보이는 과학 난제들에 도전한다. 정부의 든든한 지원 하에 자율과 창의력을 발휘한 혁신적인 방법으로 접근해 세계 최고(The Best)·최초(The First)·유일(The Only)의 성과 창출을 목표로 한다.

과학기술정보통신부는 이같은 내용의 '2021 과학난제도전 융합연구개발사업' 선정 결과를 발표했다.

◇핵융합 상용화 도전

구체적으로 황용석 서울대교수를 단장으로 하는 ST핵융합메타웨어 연구단은 핵융합 플라즈마 난제를 해결해 '2050 탄소중립'을 위한 인공태양 발전소 구축을 현실화하는 데 도전한다. 현재 핵융합연구는 1988년 설계를 시작으로 2025년 완공을 목표로 하는 국제핵융합실험로 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)를 중심으로 장치 성능 향상 등을 진행하고 있다. 연구팀은 이번 연구를 통해 장치의 대형화로 인한 개발 비용과 물리적 한계를 극복하는 것을 목표로 한다. 즉 차세대 디지털트윈 구현 및 검증(1단계), 고성능 컴퓨팅 기반 가상 핵융합로 구축(2단계)을 통해 단기간·저비용으로 소형 ST 핵융합 발전로 구축 기반을 확보한다. 이를 통해 기존에 답보 상태에 있거나 병목 현상이 야기된 핵융합분야에서 혁신을 이끌 수 있는 과학기술적인 성과를 창출할 수 있을 것으로 기대된다.

◇ 우주 생성 원리를 밝힌다

이형목 서울대 교수가 책임자인 중력파우주 연구단은 다중신호 천문학과 인공지능을 활용해 허블상수를 정밀하게 측정하고 암흑에너지의 성질을 규명하는 데 도전하게 됐다. 허블상수는 은하의 속도와 거리 사이의 관계를 나타내는 비례상수다. 암흑에너지와 밀접한 상관관계가 있다. 암흑에너지는 우주의 가속팽창을 설명하는 핵심 개념이며, 아직 정체가 밝혀지지 않은 난제의 영역이다. 연구팀은 7차원적 망원경(7DT)을 개발해 중성자별과 블랙홀 충돌에서 발생하는 중력파와 다양한 파장의 전자기파를 관측(다중신호 천문학)하고 통계분석(인공지능)한다. 이를 통해 관측데이터를 통해 허블 상수의 정밀도를 높이고, 주요 매개 변수 측정을 통해 암흑에너지 성질 규명에 한 발자국 더 나아갈 계획이다.

◇난치성 신경 질환 극복

신경세포 소실로 인한 난치성 신경 질환 극복도 도전 과제로 선정됐다. 최홍수 대구경북과학기술원(DGIST) 교수가 단장인 표적신경회로재생 연구단은 도파민 신경망 재건 플랫폼을 구축해 신경세포의 소실로 인한 난치성 신경 질환 극복을 목표로 한다. 신경장애는 대체 또는 재생을 위한 다양한 치료법 개발이 시도되고 있음에도 불구하고 손상된 신경 및 신경망의 완전한 회복은 여전히 난제다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 뇌 신경망 형성을 위한 줄기세포 등에 자성을 부여하고 제어가 가능한 멀티봇을 개발한다. 실제 신경 조직과 동일한 수준의 도파민 신경회로망 재건(1단계), 전임상시험을 통한 안전성·유효성 검증(2단계)에 나설 예정이다. 신경망 재건 기술을 통해 파킨슨 운동장애 등의 뇌질환 치료의 새로운 패러다임을 주도하는 한편 생명과학 및 의료서비스 분야의 성장을 위한 핵심 원천기술이 될 수 있을 것으로 기대된다.

선정된 연구단에는 5년 동안 각각 총 90억원이 지원된다. 연구단별 전문위원회 운영을 통해 맞춤 멘토링 실시, 연구내용 점검 및 새로운 아이디어 제안을 위한 공개형 토론회 개최 등 기존에 시도하지 않은 난제도전형 연구수행 방식을 도입한다.

이창윤 과기정통부 기초원천연구정책관은 “최근 혁신적인 연구성과는 실패를 두려워하지 않는 과감하고 도전적인 연구에서 창출되고 있다”며 “과학난제사업을 통해 어렵기 때문에 도전할 가치가 있는 과제를 발굴·지원함으로써 난제 해결을 위한 융·복합 연구가 자연스레 촉발될 수 있는 기반이 조성되었으면 한다"고 말했따.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr