분석과학 토양에서 자라나는 과학기술 나무

[KBSI-세상을 바꾸는 분석과학①] '분석과학'은 창조적 연구의 핵심

2015.11.26

노벨상 시즌이면 과학기술계와 미디어를 중심으로 "기초과학을 육성해야 한다"는 목소리가 높다.

추격형 연구개발에서 벗어나 창의적이고 선도적인 연구를 하기 위한 방안에도 '기초과학 살리기'는 빠지지 않는다. 모두가 맞는 말이다. 하지만 한 가지가 더해져야 한다.

과학기술을 나무에 비교하면, 뿌리는 기초과학이고 기둥은 원천기술이다. 기둥에서 뻗어 나온 가지는 파생기술이라면 열매는 제품이다. 기초과학 연구로 원천기술을 확보하고, 원천기술은 다양한 파생기술을 만들며, 파생기술에서 제품이 개발된다. 뿌리없는 나무가 없듯이 기초과학이 없이는 과학기술도 없다. 여기에서 나무가 살아가는 데에 꼭 필요한 중요한 요소가 하나 더 있는데, 바로 토양이다. 나무의 생명력은 그 나무의 뿌리가 박힌 비옥한 땅으로부터 비롯된다는 사실을 기억해야 한다.

과학기술에서 토양에 해당하는 것이 분석과학(Analytical Science)이다. 일반인들에게는 다소 생소하게 느껴질 수 있는 분석과학은, 분석기술(Analytical Technology)과 분석장비(Analytical Equipment)에 관한 연구를 총칭하는 분야이다. '분석(分析)'이라는 단어의 사전적 의미가 '얽혀 있거나 복잡한 것을 풀어서 개별적인 요소나 성질을 밝히는 것'에서 알 수 있듯이 분석기술은 물질과 현상을 하나하나 풀어서 자세하게 관찰하고 측정할 수 있게 하는 도구이자 기반이 된다. 

좋은 카메라가 선명한 사진을 만드는 도구가 되듯이 뛰어난 분석기술은 정확하고 다양한 데이터를 제공하며, 이를 통해 새로운 사실과 원리를 찾아내는, 과학기술의 도구이다. 분석기술을 연구하는 분석과학은 과학기술의 발전을 견인한다.

분석과학이 혁신적인 발전을 가져온 과학기술분야 중의 하나가 바로 진단의료 분야라고 할 수 있다. 진단의료 중 영상 진단장비의 모태는 110여 년 전 독일 과학자 뢴트겐이 발견한 X선이다.

엑스선을 신체에 조사하면 뼈나 장기의 밀도에 따라 엑스선의 투과 정도가 달라지므로, 신체를 뚫고 나온 엑스선의 분포로 흉부나 뼈 조직의 이상을 알 수 있다. 평면적 엑스선 영상을 3차원 입체 영상으로 확장하고 엑스선보다 선명한 영상을 찍는 장치가 CT(computed tomography)이다. CT 는 방사능 물질을 사용해서 방사능에 대한 부작용이 있는 반면, MRI (magnetic resonance imaging) 는 방사능 물질 없이 보다 정확한 영상을 얻는 장치이다. 이 밖에도 초음파·고주파 장치, MDCT(다중검출 CT), PET(positron emission tomography) 등 최첨단 영상장비들이 개발되어 이제는 암의 단순 진단 뿐 아니라 전이와 재발까지 구분할 수 있다.

엑스선이나 MRI, CT 가 개발되기 이전에는 원인을 모르는 채로 오랜 시간 통증에 시달리거나, 외과 수술로 내부를 들여다봐야만 병의 원인을 알 수 있었다. 하지만 이제는 진단 장비를 통해 통증의 원인을 바로 찾아볼 수 있다. 이것이 분석과학의 힘이다.

이러한 분석과학은 최근 새로운 과학기술을 견인하고, 세계적인 연구 경쟁력을 확보, 국가 경제성장에 기여할 뿐만 아니라 노벨상 수상의 근원으로 각광받고 있다. 독창적 아이디어로 개발한 분석기술과 분석장비의 개발은 독자적인 연구데이터로 최첨단 연구 및 새로운 분야에서의 과학적 발견을 가능하게 하여 과학 분야 노벨상 수상자를 다수 배출하였다. 국가연구시설장비진흥센터의 정책이슈보고서에 따르면, 1901년부터 2009년까지 전체 과학분야 노벨상 수상 총 304건 중 61건(20%)이 분석과학 분야에서 수상했다.

선진국에서는 분석과학을 매우 중요한 연구 분야로 인식하고 있다. 미국 공학한림원은 인류의 삶의 질 향상을 위해 해결되어야 할 '21세기의 14가지 위대한 도전 과제'의 하나로 '과학적 발견을 위한 분석장비 개발'을 선정(2008년)했으며, 독일은 1952년에 이미 분석과학 관련 전문연구기관인 '분석과학연구소(Institute for Analytical Science, ISAS)'를 설립, 운영하고 있다.

국내에도 분석과학을 전문적으로 연구하는 연구소가 있다. 1988년, 설립된 한국기초과학지원연구원(KBSI)이다. 연구소이름에 들어있는 '기초과학 지원'의 의미가 바로 분석과학을 통해 기초분야를 비롯한 다양한 연구자들에게 뛰어난 연구개발 도구를 선사하겠다는 것. KBSI는 국가 과학기술의 기반이 되는 '연구시설·장비 및 분석과학기술 관련 연구개발'을 주요 임무로 삼고 있다. 

독일 등 선진국과 비교하면 기초과학 연구가 1세대 이상 늦었고, 우리나라에서 1960년대부터 정부출연연구기관이 설립되기 시작한 것을 감안하면 국내 기초과학 연구의 역사는 상대적으로 짧은 편이다. 그러나 KBSI는 세계 최고 수준의 첨단 대형연구장비를 구축·운영하며, 분석과학의 연구영역을 개척하고, 대학·기업체·연구소 등에 연구지원과 공동연구를 통해 기초과학 연구의 토양 역할을 담당하고자 했다. 26년간의 노력 끝에 현재 선도국가들과 맞먹는 수준의 시설을 갖추었으며, 독자적인 장비 개발 성과도 내고 있다. 또한 충남대학교와 공동으로 분석과학기술대학원(GRAST)을 설립하여 분석과학 분야의 전문인력을 키우고 있다.

지금까지 국내 분석과학 연구는 선진국에 비해 인력, 예산의 투자가 빈약한 실정으로 우리나라 과학기술은 빈약한 토양과 뿌리를 가진 나무에 다른 환경에서 자란 가지와 과실을 접목해 놓은 것과 다름없었다. 다행히 점차 기초과학과 분석과학의 중요성에 대한 공감대가 형성되고 있다. 우리 땅에서 토종 과실이 굵어질 수 있도록 기초과학과 분석과학에 장기적인 투자를 기대한다.

출처 : http://www.hellodd.com/news/article.html?no=56038