KAIST, 문은국·송현준·김세윤 교수···'자가포식부터 분자기계 개발까지' 주요 연구 등 소개

"물질의 상과 상전이 연구는 고온 초전도체와 같은 새로운 물리현상을 발견하는 것으로 미래에는 아바타 배경처럼 상온 초전도체를 찾아 떠나는 것이 현실화될 수 있을 것이라 기대됩니다."(노벨물리학상 설명 中 문은국 KAIST 물리학과 교수)

"분자기계 연구의 가장 큰 의미는 인간의 상상력을 넓혀줬다는 것입니다. 분자설계가 미래에 가능해 질 수 있을 것이라는 희망을 제시했습니다."(노벨화학상 설명 中 송현준 KAIST 화학과 교수)

"1990년대 초 매년 20건에 불과했던 논문 건수는 현재 5000건 이상 쏟아질 정도로 연구자들의 관심을 받고 있습니다. 아무도 하지 않았던 분야를 개척한 오스미 요시노리 교수 덕분에 각종 질병에 대한 이해가 증대됐습니다."(노벨생리의학상 설명 中 김세윤 KAIST 생명과학과 교수)

올해 노벨과학상 수상자들의 연구업적과 수상배경, 관련 연구 동향 등에 대해 배우는 자리가 마련됐다.  이날 강연은 KAIST 학생을 대상으로 점심시간을 이용해 진행됐다.

사전 공지를 통해 알려진 때문인지 강의실은 행사 시작전부터 빈자리를 찾아보기 어려울 정도였다. 늦게 도착한 학생들은 강의실 밖에서 강연에 귀를 기울이기도 했다.

KAIST(총장 강성모) 자연과학대학은 '2016년도 Nobel Prize 수상 분야 해설강연'을 18일 학내 자연과학동 공동강의실에서 개최했다.

◆ 노벨상 수상자 주요 연구 내용·동향  등 소개

이번 설명회에는 문은국 물리학과 교수, 송현준 화학과 교수, 김세윤 생명과학과 교수가 나섰다.

첫 발표자로 나선 문은국 교수는 위상학적 상전이들과 물질의 위상학적 상(topological phase transitions and topological phase of matter) 연구의 용어와 개념 등을 소개했다.

문은국 교수는 "위상학은 국소적(Local) 성질이 아닌 전체적(Global) 성질을 갖고 있으며, 구멍의 숫자와 같이 위상학적 불변량 용어를 만든다"면서 "위상학에서는 구멍이 같으면 모양이 달라도 같은 물질 구조로 이해한다"고 설명했다.

문 교수는 "100년 전 고전 홀 효과 발견부터 양자홀 효과, 정수양자홀현상 등의 순으로 규명되어 왔다"면서 "1970년대 대부분 과학자들은 대칭성을 이용한 물질의 상을 모두 이해했다고 믿었는데, 노벨상 수상자들은 당시 패러다임을 넘어서는 새로운 상전이와 상들을 밝혀내고, 자연현상을 이해하는 기준을 제시했다"고 말했다.

그는 "올해 물리학상 수상자들은 한국의 이론 물리학자들과도 많은 교류를 수행하고 있으며, 국내에서도 많은 연구가 진행되고 있다"면서 "새로운 상·상전이의 존재 파악, 측정, 이용 등과 관련해 여러분 중 해결사가 나오기를 기대한다"고 덧붙였다.

이어 송현준 화학과 교수는 노벨 화학상에 대해 설명했다. 송 교수는 "화학자들은 모든 것을 만들 수 있다면서 단백질 구조 변형 등 다양한 화학적 시도를 해왔다"고 설명했다.

그는 "화학상 수상자들은 연쇄체(Catenanes), 로택산(Rotaxane), 분자 회전자 연구 등을 수행하면서 분자기계 구조 연구 향상을 이끌었다"면서 "특히 David Leigh 맨체스터대 교수 등을 중심으로 응용 연구가 활발하며, 앞으로 전극기술이 진보한다면 인공근육 개발도 가시화될 것"이라고 예상했다.

마지막 발표자로 나선 김세윤 생명과학과 교수는 "오스미 요시노리 교수는 43세에 처음으로 연구실을 열었으며, 남들이 하지 않은 연구를 수행했다"고 서두를 꺼냈다.

오스미 요시노리 교수가 연구한 자가포식(Autopahagy)은 세포내 물질 단백질 등 세포내 소기관들이 스스로 분해해 재활용하는 생명현상을 의미한다. 세포 내에서 봉지처럼 이중 지질막이 형성되어 세포질내 물질들을 감싸서 막주머니를 형성하며 이후 vauole에서 리소좀과 결합해 내용물들을 분해해 세포가 재활용된다.

김세윤 교수는 "자가포식의 생물학적 의미는 세포 자기보호와 생존 프로그램"이라며 "세포내 영양분 부족 등과 같은 안좋은 환경에서 깨끗히 분해해 재활용한다는 것이며, 세포의 스트레스 대응전략이기도 하다"고 설명했다.

김 교수는 "벨기에 생물학자가 처음 자가포식을 발견한 이래 극소수 연구자들만이 자가포식 관련 연구를 수행했다"면서 "요시노리 교수는 세포내 액포를 관찰하면서 효모를 이용한 자가포식 유도조건을 관찰했으며, 자가포식에 필수적인 유전자 15개를 최초로 파악했다"고 강조했다.

그는 "자가포식에 장애가 발생하면 세포 내 노폐 물질이 축적되고, 퇴행성 뇌질환 등 다양한 질병이 유발될 수 있는데 인공적인 변화를 준다면 암, 노화 등의 질환 완화에 기여할 수 있다"면서 "최근에는 닐로티닙(Nilotinib)과 같은 약물의 자가포식을 증가시켜 파킨슨병 증상 완화 등 질병 치료까지 연구가 확장되고 있다"고 덧붙였다.

노벨상 설명 강연에 참여한 학생들은 "어렵고 멀게만 느껴졌던 노벨과학상 연구성과를 좀더 상세히 알 수 있는 의미있는 시간이었다"고 소감을 피력했다.

KAIST는 올해 노벨과학상 수상자에 대한 설명회를 개최했다.<사진=강민구 기자>
KAIST는 올해 노벨과학상 수상자에 대한 설명회를 개최했다.<사진=강민구 기자>
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