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2020-01 20

[학술][이달의 연구자] 신경훈 교수, 생태환경진단 열쇠 '안정 동위원소비' 분석기술 개발

생물체 내 원소들의 안정 동위원소비는 생태계 먹이망과 물질의 기원 등 다양한 생태 환경 정보를 담고 있는 보물과 같다. 신경훈 ERICA캠퍼스 해양융합공학과 교수는 안정 동위원소비 분석 기술 개발의 선두주자다. 다양한 원소의 안정 동위원소비를 분석하면 각 동위원소의 상대적 존재 비를 통해 물질의 기원과 환경 변화 등을 알아낼 수 있다. 생태·환경과학 영역부터 기후변화, 과학수사와 같은 첨단 융합 학문에도 활용 가능하다. 무한한 발전 가능성을 지닌 안정 동위원소비 분석 기술 개발 및 활용 분야의 미래가 기대된다. ▲신경훈 해양융합공학과 교수가 안정 동위원소비 분석에 대해 설명하고 있다. 지구상에 존재하는 대부분의 원소는 핵에 중성자가 추가되어 있는 고유한 안정 동위원소들을 가진다. 예를 들어 질소(원자번호 7, 원자량 14; 14N)는 중성자가 하나 추가된 질소 안정동위원소(15N)가 평균 0.4% 존재한다. 같은 원소라고 해서 무조건 같은 동위원소비를 갖는 것은 아니다. 모든 원소는 물리·화학적 과정을 거치며 조금씩 동위원소비가 변화할 수 있기 때문에 변이를 담고 있는 안정 동위원소비를 분석하면 보물 같은 정보들이 쏟아진다. 다양한 생태계의 에너지 흐름과 생지화학적 순환 등 수많은 정보를 알아낼 수 있다. 또한 방사 붕괴를 하지 않고 안정된 상태에 있어 안전하게 분석하고 활용할 수 있다는 점에서도 의미가 크다. 신 교수는 안정 동위원소비 분석을 활용한 많은 연구를 진행했다. 그중 금강 하구역 생태환경 관련한 연구가 눈에 띈다. 전 세계적으로 크게 증가하고 있는 녹조 현상의 주범 담수인 남조류는 해수에 살 수 없다. 따라서 금강의 남조류가 하구역과 연안으로 흘러 와 남조류 세포가 죽고 난 후에도 여전히 마이크로시스틴이라는 독성 유해 물질이 남아 있을 가능성이 농후하다. 신 교수는 해당 문제에 안정 동위원소비 분석 기법을 적용했다. 금강 하구역 서식 생물체 내 단백질을 이루는 아미노산의 질소 안정 동위원소비를 분석했다. 결과적으로 하구역 생태계 각 생물이 생태적 지위별로 마이크로시스틴을 얼마나 축적하고 있었는지도 알아냈다. 안정 동위원소비 분석의 가장 큰 장점은 앞으로 더욱 많은 분야에서 활용 가능성이 크다는 것이다. 기후 및 환경 변화, 생태계 군집 구조 및 생리 변화과 오염 물질 기원 등 유용한 정보가 안정 동위원소비에 기록돼 있다. 농·축·수산물의 원산지 추적을 비롯해 의생명과학과 환경 및 법 과학 수사 등과 같은 다양한 융합 분야에서 안정 동위원소비 분석 기법이 사용될 수 있다. 모든 물질이 원소를 갖고 있기 때문에 안정 동위원소비 분석 연구 기법은 더욱 많은 분야에서 쓰일 수 있을 것으로 보인다. ▲신 교수는 안정 동위원소비 분석의 활용 가능성을 강조했다. 신 교수는 안정 동위원소비 분석을 활용한 연구를 국제적으로 선도하고 있다. 특히 분자화합물 수준의 질소 안정 동위원소비를 분석하는 기술은 국내 최초이며 독보적이다. 신 교수의 명성 뒤에는 부단한 노력과 고충이 숨어있었다. 신 교수는 “아미노산의 질소 동위원소비를 분석하기 위해 4년이라는 시간이 걸렸다”며 “처음 시도하는 부분이라 시행착오가 많았다”고 말했다. 또 “미량의 원소에 대해 안정적으로 동위원소비를 분석할 수 있는 최적의 조건을 파악하는 데에 많은 시간이 걸렸다”고 덧붙였다. 분자화합물 수준의 안정 동위원소비 분석 기법의 활용 가능성은 크다. 신 교수는 “우리 연구실에서 개발하는 첨단 안정 동위원소비 분석 기법을 활용해 많은 연구자들과 창의적이고 도전적인 연구를 시도하고 싶다”고 전했다. 글/ 정연 기자 cky6279@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-12 09

[학술][우수 R&D] 김희진 교수, 조기 알츠하이머병 환자 위한 새로운 치료제 고안

김희진 의과대학 신경과학교실 교수는 조기 알츠하이머병 환자를 치료하는 약 BAN 2401 임상연구로 알츠하이머병 극복에 한 걸음 다가갔다. BAN 2401은 알츠하이머병의 주요 원인 중 하나인 아밀로이드 단백질을 제거한다. 본격적으로 병이 진행되지 않은 조기 환자에게 BAN 2401을 투여할 경우 큰 치료 효과를 볼 수 있다. 알츠하이머병 치료의 또 다른 길을 열고 있는 김 교수를 만났다. ▲ 김희진 의과대학 신경과학교실 교수가 알츠하이머병의 치료제인 BAN 2401을 설명하고 있다. 몸에는 단백질의 원료인 아미노산이 있다. 대체로 바른 아미노산 간의 결합은 정상적인 단백질을 만들지만 잘못된 아미노산의 결합은 비정상적인 단백질을 생성한다. 바로 비정상 단백질이 알츠하이머병의 가장 큰 원인인 ‘아밀로이드 단백질’이다. 뭉친 아밀로이드 단백질은 신경 세포들의 이동 통로를 차단한다. 해당 과정에서 뇌세포는 소멸하고 이는 알츠하이머병으로 연결된다. BAN 2401은 아밀로이드 단백질을 극복할 수 있다. BAN 2401은 실타래처럼 엉킨 아밀로이드 단백질과 선별적인 결합을 통해 아밀로이드 단백질을 제거한다. 특히 BAN 2401은 아직 병이 진행되지 않은 조기 알츠하이머병 환자에게 큰 효력이 있다. 아밀로이드 단백질이 알츠하이머병의 주요 원인은 맞지만, 질환이 진행된 이후에 약을 공급할 경우 효과가 현저히 떨어진다. 김 교수는 “알츠하이머병이 본격적으로 진행되기 이전, 단기기억력만 떨어진 환자들에게 약을 투여했다”며 “결과는 상당히 고무적이었다”고 말했다. 단기기억력이 떨어졌던 환자들의 기억력이 정상으로 회복되고 아밀로이드 단백질도 대부분 제거됐다. ▲ 김희진 교수는 알츠하이머병 환자들의 치료를 위해 노력하고 있다. 김 교수는 신약 관련 임상시험인 만큼 여러 항목의 조건부 실험을 진행했다. 공개연장, 위약 대조, 이중 눈가림 등 다양한 조건이 존재했다. 공개연장은 일정 기간 동안 환자가 모르게 약을 투여하고 해당 기간이 지난 후 약을 공개함과 동시에 투약 기간을 연장하는 것을 말한다. 위약 대조는 실험 환자들에게 50:50의 확률로 진짜 약과 가짜 약을 제공해 결과를 알아내는 방법이다. 이때 기존의 약은 동일하게 투여된다. 끝으로 이중눈가림은 현재 실험자들에게 어떤 약이 투여되고 있는지 의사와 환자 모두 알지 못함을 의미한다. 알츠하이머병의 해결은 사회적 시선에서 봤을 때도 청신호다. 병 특성상 환자 한 명당 평균 3명의 간호가 필요하다. 알츠하이머병은 주변인들의 일상생활과 직업능력을 저하시킨다. BAN 2401 약을 통해 많은 알츠하이머병 환자에게 긍정적 변화가 생긴다면 이야기는 달라진다. 알츠하이머병 환자 인구가 감소하면 그만큼 환자를 관리하는 인력들도 절약돼 경제적 및 사회적 효과도 상당해질 것으로 기대를 모으고 있다. 글/ 정연 기자 cky6279@hanyang.ac.kr 사진/ 김주은 기자 coram0deo@hanyang.ac.kr

2019-10 28

[학술][이달의 연구자] 박준영 교수, 단순 자율주행 너머 ‘안전’ 자율주행에 힘쓰다

바야흐로 4차 산업 혁명 시대다. 많은 사람들이 자율 주행에 관심을 두고 있다. 자율 주행이 수면 위로 떠오르자 안전을 고민하는 사람이 있다. 박준영 ERICA캠퍼스 교통물류공학과 교수는 커넥티드 환경(모바일 기기, 가전 제품 등 여러 디바이스가 연결돼 상호 작용하는 IoT 환경)에서 운전자가 안전하게 자율 주행을 할 수 있도록 운전 보조 시스템을 디자인했다. ▲박준영 ERICA캠퍼스 교통물류공학과 교수가 커넥티드 환경(모바일 기기, 가전 제품 등 여러 디바이스가 연결돼 상호 작용하는 IoT 환경)에서 차내 운전자 보조 및 안전정보 제공 개선을 위한 시스템을 설명하고 있다. 안전한 자율 주행의 상용화를 위해선 자율 주행 자체뿐만 아니라 차량과 차량, 차량과 차량 주변의 인프라 관계 구축이 잘 돼야 한다. 본인 차량 주변 차나 신호등 같은 교통 장치와도 소통을 해야 한다. 박 교수는 “본인 차량과 근처 차량 혹은 주변 인프라와 정보를 교환해야 정보망을 통한 차량 정보 보조가 가능하다”고 말했다. 안전한 자율 주행의 첫 단계는 각 차량에 칩셋(시스템 전체를 하드웨어적으로 컨트롤하는 장치)을 삽입해 차와 차 사이의 정보 교환이 가능한 환경을 만드는 것이다. 운전자 차량 앞쪽 유리창을 디스플레이 화면(헤더 디스플레이)으로 삼아 실시간으로 각종 정보들을 표출한다. 이때 주변 차의 현 정보(속력, 내 차와 주변 차 사이의 거리 등)를 도형과 색상을 통해 쉽게 알 수 있다. 예를 들어 헤더 디스플레이의 바 개수 감소는 내 차와 주변 차와의 거리가 가까워지고 있음을 의미한다. ▲앞차와의 거리와 속력 등을 수치와 바(막대기)를 통해 알 수 있다. (박준영 교수 제공) 박 교수가 유독 안전한 자율 주행을 위한 연구에 집중한 이유가 있다. 바로 ‘안개’때문이다. 그가 처음 연구를 시작했던 미국 플로리다주는 지리적 특성상 안개가 잘 끼는 지역이라 교통사고가 자주 발생한다. 특히 자율 주행은 기상이 악화될수록 기능이 떨어진다. 박 교수는 악조건의 기상 상황에서도 안전하게 자율 주행할 수 있는 방법을 고민했다. 결국 자율 주행 시 근처 차량의 패턴과 주변 정보 등을 교환해야 안전한 주행이 가능함을 깨닫고 연구를 시작했다. 연구 과정이 순탄치만은 않았다. 박 교수는 “시스템 개발 후 프로그램 시뮬레이션을 진행할 대상이 필요했다”며 “연령, 성비와 운전 경력 등을 고려해 다양한 사람들을 섭외하는 것이 쉽지 않았다”고 전했다. 또 관련 자료가 워낙 방대해 데이터 수집에도 어려움을 겪었다. 그럼에도 박 교수는 여러 난관을 극복한 끝에 안전한 자율 주행을 현실로 만들 운전 보조 시스템을 개발했다. ▲박준영 교수는 "미래 자율 주행의 키워드는 ‘안전’"이라고 말했다. 박 교수는 안전한 자율 주행 환경을 조성해 걱정 없는 자율 주행 시대를 앞당기고 있다. 박 교수는 “안전을 빼놓고는 교통을 말할 수 없다”며 “자율 주행의 기술적인 발전도 좋지만 그전에 안전이라는 전제가 꼭 있어야 한다”고 ‘안전’한 자율 주행을 강조했다. 글/ 정연 기자 cky6279@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-09 22

[학술][우수 R&D] 안신원 교수, 강화군 시지정 문화재 위한 종합 정비 계획 사업 진행

안신원 ERICA캠퍼스 문화인류학과 교수가 강화군의 시 지정 문화재들을 종합 정비하는 사업을 맡았다. 안 교수는 인천광역시가 지정한 강화군 내 문화재를 올바르게 관리하고자 노력 중이다. 보존만 하는 것이 아니다. 문화재와 사람들이 함께 공존하는 방법들도 연구 중이다. 안 교수는 “문화재와 사람 사이의 관계를 가깝게 만들고 있다”고 전했다. 특별한 시선으로 문화재를 바라본 안 교수를 만났다. ▲ 안신원 ERICA캠퍼스 문화인류학과 교수가 강화군 시 지정 문화재 종합정비 기본계획 수립 사업에 관해 설명하고 있다. 안 교수는 이번 사업을 통해 강화군 내에 있는 문화재 60건을 정비하고 활용하는 방안을 만들고자 한다. 현재 강화군의 문화재들은 관리 부족으로 인해 용역에 들어간 상태. 안 교수는 문화재 보존과 함께 종합적인 활용 계획을 수립 중이다. 여기서 ‘활용’은 누구나 문화유산을 직접 만나고 즐길 수 있도록 만드는 것을 의미한다. 안신원 교수팀은 대상 문화재의 기초조사 및 현황 파악, 보존계획 도출과 활용 방안 제시 등의 과업을 진행한다. 각 사안별로 보수, 지정과 정비 등 중 어디에 더 투자해야 하는지에 대한 해결책도 제공한다. 구체적 활용방안으로는 도시 계획 단계부터 문화재가 포함되어 있는 ‘명품 문화 도시’ 착안 등을 염두에 두고 있다. 안 교수는 “한국은 활용 부문에서 초기 상태이기 때문에 더 많은 고민과 논의가 필요하다”고 말했다. 현재 안 교수는 강화군 문화재들의 현황조사와 문헌 조사를 마친 상태다. ▲안신원 문화인류학과 교수가 현황조사 중 강화군 오상리 고인돌을 촬영한 모습이다. (안신원 교수 제공) “문화유산은 단순히 아끼는 것이 아니라 사람들의 생활 안에 녹아들어야 합니다.” 문화재는 보존만 하기 보다 우리 삶과 함께해야 하는 존재다. 안 교수는 “이탈리아는 콜로세움을 파티 장소로 대여해줄 만큼 문화재와 사람 간의 유대관계가 잘 형성되어 있다”고 전했다. 이번 사업은 향후 다른 지역의 문화유산을 관리하는 데에도 큰 귀감이 된다. 아직 가치가 드러나지 않은 문화유산들이 전국 곳곳에 존재해 종합 정비가 필요한 곳이 많다. 안 교수는 “타 지역의 유·무형 문화재 보존 및 활용에 좋은 모범 사례가 될 것”이라고 말했다. ▲안신원 문화인류학과 교수팀이 강화군에 위치한 문화유산인 분오리돈대를 조사하는 모습이다. (안신원 교수 제공) 문화재는 꼭 박물관에서만 볼 수 있는 것이 아니라 우리 삶 속에 함께하는 존재다. 한양대 근처 살곶이 다리도 보물 제1738호인 문화재다. 안 교수는 “문화재는 친구 같은 존재”라며 “문화재를 가깝고 친근하게 생각해야 사람과의 공존을 이뤄낼 수 있다”고 말했다. 문화유산을 친밀하게 받아들일 때, 비로소 문화유산을 지킬 수 있는 건강한 환경이 조성될 것이다. 글/ 정연 기자 cky6279@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr