고등과학원

세계 초일류 수준의 기초과학 연구 백년대계를 준비하다

연구역량 강화를 위해 힘써온 우리 대학교는 2015년 기초과학연구원(Institute for Basic Science, 이하 IBS) 연구단을 유치, 총장 직속기관으로 고등과학원(Advanced Science Institute)을 설립함으로써 세계적 수준의 기초과학 연구의 교두보를 확보한 바 있다. IBS는 한국의 과학을 세계 최고 수준으로 육성하기 위해 설립된 국가기관으로 우리 대학교 천진우 교수(화학과)가 IBS의 연구단장을 맡아 기초과학의 혁신과 융합연구의 발전을 이끌고 있다.

고등과학원은 세계적 수준의 기초과학 연구 및 교육을 통해 창조적 지식과 원천기술을 확보함으로써 혁신적인 학문 분야를 개척하고 세계적 연구 경쟁력을 제고함을 목적으로 한다. 고등과학원에는 대학원 과정인 나노 바이오메디컬 엔지니어링(Nano Biomedical Engineering) 전공과 ‘국제과학비즈니스벨트 조성 및 지원에 관한 특별법’ 제14조에 의해 설립된 IBS 산하의 나노의학연구단(Center for Nanomedicine)이 조직돼 있어 기초과학 교육과 연구의 중장기적이고 지속적인 발전을 도모하고 있다.

연구에만 전념할 수 있는 최적의 연구환경  

고등과학원이 사용하고 있는 건물인 IBS관은 연구자들이 연구에만 전념할 수 있는 최적의 연구환경을 조성하는 것을 우선 과제로 삼고 2018년 건립됐다. IBS관은 고등과학원을 위한 단독 건물로서 지상 4층, 지하 1층의 연면적 약 4,300평방미터(㎡) 규모로 건축됐다. IBS관은 ‘장벽 없는 연구소(Center Without Barriers)’라는 콘셉트를 바탕으로 건축돼 ‘연구자 중심’, ‘협업 유도’, ‘창의 증진’의 핵심 공간으로 운영되며 이와 같은 독립된 공간에서 학문적 도약을 준비하고 있다

IBS관의 각 층은 유기적으로 연결돼 나노/바이오/나노-바이오 융합 연구주제들이 서로 어울려 ‘나노의학’이라는 하나의 연구주제로 수렴될 수 있도록 디자인됐다. 이러한 의도를 반영해 각 층에 핵심 설비(Core Facility)를 구비함으로써 물질 합성 및 분석, 나노 바이오 디바이스 제작 및 나노의학 연구가 한 건물 내에서 효율적으로 수행될 수 있게 했다.

‘소통(Communicate)’, ‘협업(Collaborate)’, ‘창의(Create)’의 3C를 모토로 하는 IBS관의 내부는 모든 벽을 제거하거나 필요한 경우 투명한 유리벽으로 설치했고, 소통의 계단을 도입해 공간적 측면에서 구성원들의 원활한 협업이 가능하게 했다. 또한 연구자들의 안전을 최우선으로 보장하는 분리형 설계를 도입했으며, 창의력 증진을 위한 휴식과 소통 공간을 확보했다.

융합과학 교육 프로그램 ‘나노 BME’

현재 고등과학원 산하에는 융합과학 교육을 위한 대학원 전공과정을 운영하고 있다. 기존에 ‘나노물질·의생명 협동과정’으로 운영해오다 참여 교원의 스펙트럼 확대 및 전공 특성을 보다 선명하게 드러내고자 2019년 ‘나노 바이오메디컬 엔지니어링(Nano Biomedical Engineering, 이하 나노 BME)’ 전공으로 개편했다. 대학원 과정을 통해 지속적으로 우리 대학교의 우수한 학생을 교육해 나노의학 발전 및 융합연구에 필요한 인재를 길러냄으로써 나노의학연구단의 지속적인 연구 발전을 이룰 수 있는 기반을 마련하고 있다.

나노 BME는 석사, 박사, 석박사통합과정으로 학생을 모집하고 있으며 화학, 물리학, 신소재공학, 생명공학, 의학 등 다양한 전공의 학생이 입학하고 있다. 나노 BME는 탁월한 연구환경과 우수한 커리큘럼을 제공하고 있으며 학문적 융합과 확장을 통한 연구 성과를 거두고 있다. 

학내에서는 언더우드국제대학(UIC)과의 업무협약을 체결해 언더우드국제대학 융합과학공학부 재학생들에게 나노의학연구단 연구에 참여할 수 있는 기회를 제공하고 있다. 그 결과 많은 학생들이 나노 BME 과정에 진학해 나노의학연구단 연구팀의 일원으로 논문 및 특허 등 우수한 연구성과 산출에 참여하고 있다.

나노의학연구단의 진보적 연구

지금까지의 나노물질 연구는 그 크기를 조절하거나 구, 막대, 튜브, 판상형 등 다양한 형태의 나노물질을 합성하는 것에 집중돼 왔다. 이를 통해 나노물질의 물리·화학적 성질들이 크기 및 형상 인자에 많은 영향을 받는다는 사실이 밝혀졌지만, 현재까지 개발된 나노물질은 구조, 성분, 기능 등이 단순해 생물학적 시스템(Biological System)의 적용 가능성만을 보여주는 수준으로 그 특성이 최적화돼 있지 않은 상태이다. 그러나 복잡한 생명 현상을 정밀·정확하게 관찰, 이해, 조절하기 위해서는 현재의 나노물질보다 진보된 개념의 나노물질이 필요한 상황이다.

나노의학연구단에서는 생명과학 및 의학에 요구되는 다양한 물성을 원하는 시간과 장소에서 정밀하게 구현 가능한 진화 나노물질(Evolutionary Nanomaterials)을 개발하고, 분자·세포 수준에서 생명 현상을 관찰, 이해, 조절하고자 한다. 나노과학을 기반으로 한 정밀 나노의학(Precision Nanomedicine)의 확립을 목표로 하고 있으며, 이를 통해 주요 질병의 정확한 진단 및 정밀 치료에 돌파구를 제시하고자 한다. 향후에는 다양한 물성을 가진 진화 나노물질을 개발하고 이를 바탕으로 세포 정밀 분석 조절 플랫폼, 나노-바이오 이미징 플랫폼, 동물 행동의 원거리 조절 기술 등 새로운 나노 도구(Nano-tool)를 생명시스템에 도입하고 의학에 접목시키는 가능성을 보여 줄 예정이다.

● 주제 1. 진화 나노물질(Evolutionary Nanomaterials) 개발: 외부 환경이나 자극을 이용해 원하는 물성을 갖게 되는 새로운 개념의 진화 나노물질들을 설계·디자인·합성한다.

● 주제 2. 단일세포 나노과학(Single-cell Nanosciences): 진화 나노물질 및 이를 이용한 디바이스 제작을 통해 복잡한 생명 현상을 분자 수준에서 정밀하게 관찰하고, 나노물질과 생명시스템 간의 상호작용을 이해함으로써 보다 최적화되고 생체친화적인 나노물질 및 나노 디바이스를 개발하고 이를 통해 생명 현상을 효율적으로 통제한다. 

● 주제 3. 정밀 나노의학(Precision Nanomedicine) 시스템 개발: 진화 나노물질 및 나노 디바이스를 기반으로 한 나노 플랫폼을 개발해 생명 현상을 분자 및 세포 단위에서 조절하고 분석해 기존 기술보다 더 정밀하고 효율적인 세포 조절, 초고배율 이미징 또는 질병 진단 기술을 확립한다. 또한 정밀 나노 플랫폼의 동물 내에서의 작동 원리를 규명하고 성공적으로 도입함으로써 궁극적으로 진단 치료 등 의학에 적용해 정밀 나노의학(Precision Nanomedicine)을 확립한다.

더 넓은 과학문화의 확산

고등과학원은 세계적 수준의 기초과학 연구와 교육을 수행하며 미래 100년을 바라보는 초일류 수준의 대학 내 기초과학연구소를 지향한다. 과학의 퍼스트 무버(First Mover)가 돼 빅사이언스(Big Science)를 창출하는 것을 목표로 하며 나노과학과 의학을 융합한 나노 BME 전공을 통해 미래 과학을 선점하는 데 기여할 예정이다.

고등과학원을 이끌고 있는 천진우 교수와 나노 BME 박사과정의 안민지 연구원, 행정팀의 이경민 과장을 대표로 만나 과학 분야의 퍼스트 무버를 향한 고등과학원의 포부를 들었다.

"고등과학원은 세계적 수준의 기초과학 연구와 교육을 통해 창조적 지식과 원천기술을 확보함으로써 

혁신적인 학문 분야를 개척하고 세계적 연구 경쟁력을 확보하고자 설립된 기관입니다. 

나노과학과 의학을 융합한 나노 바이오메디컬 엔지니어링 전공 교육과 나노의학연구단을 통해 

기초과학 미래 100년을 앞서나가는 기회가 될 것입니다."

천진우 / 고등과학원 원장, IBS 나노의학연구단장

"나노(Nano)의 본질은 '아주 작은 것'에만 한정돼 있지 않습니다. 

그보다는 상당히 많은 분야에 걸쳐 확장되는 '융합과 확장'에 더 큰 의미가 있다고 생각합니다. 

저는 현재 나노 바이오메디컬 엔지니어링 박사 과정에 재학 중인데요. 

나노물질 연구에 생명과학 연구가 결합된 나노의학 연구로 질병의 정확한 진단과 정밀 치료에 

한 걸음 다가갈 수 있는 연구 결과를 도출하고 싶습니다."

안민지 / 나노 BME 박사과정 

"고등과학원은 세계 최고 수준의 시설과 연구 몰입형 선진 행정 시스템을 도입하고 

해외 석학 연구자를 영입해 기초과학 글로벌 허브로서의 역할을 수행하고 있습니다. 

현재 17명의 교수진, 6명의 해외 석학 자문위원, 14명의 연구원, 28명의 학위과정 학생, 

10명의 행정팀 연구행정직원이 기초과학 백년대계를 위해 정진하고 있습니다."

이경민 / 고등과학원 행정팀 과장