항노화 신약, 돼지 배아줄기세포 배양육, AI 기반 초임계 소재..???? 미래를 바꿀 기술 개발에 도전한다! 알키미스트 프로젝트 | 다큐 온 | KBS 20240825 방송

■ 미래 먹거리 배양육의 시대가 온다 – 기존과 다른 기술의 배양육이 만들어지다
‘배양육’은 살아 있는 동물의 줄기세포를 채취하고 배양하여 축산농가 없이 실험실에서 만든 인공 고기이다. 배양육은 기후변화와 이에 따른 식량 위기를 해결할 수단이자 차세대 먹거리로 꼽히는 미래 유망 산업이다. 알키미스트 프로젝트에선 기존의 기술과는 다른 기술로 배양육을 연구 중이다. 도축한 동물로부터 직접 근육 줄기세포를 채취하지 않고 무한 증식 능력이 있는 ‘배아줄기세포’를 활용한다. 세계 최초로 ‘돼지 배아줄기세포’를 통해 배양을 성공하였다. 그 결과 도축하지 않은 채 근육과 지방 줄기세포를 무한으로 생산할 수 있게 된 것이다.

“배아줄기세포라는 아주 높은 등급의 줄기세포는 세포의 영속성이 있습니다. 그러니까 빨리 노화하지 않고 오랫동안 세포를 끄집어내서 증식시키고 분화시키면 고기를 만들 수 있다는 거죠. 다만 이 기술이 아주 쉬운 것이 아니고 또 굉장히 도전적인 기술이기 때문에 ‘알키미스트 프로젝트’에서만 충분히 (시도)할 수 있는 것입니다.”
- 조철훈 / 서울대 농생명공학부 교수

아직, 시판 허가가 떨어지지 않아 식탁 위에서 배양육을 만나진 못하지만 빠른 상용화를 위해 다양한 기업과 대학교가 알키미스트 프로젝트에 참여해 연구를 진행 중이다. 알키미스트 프로젝트는 어떤 식으로 진행되고 더 나은 배양육을 개발하기 위해 연구된 기술이 무엇인지 살펴본다.

■ 미래 모빌리티 경쟁력을 이끈다 - 초고강도강의 AI 기반 초임계 소재
초임계 소재란 극한 환경에서도 견딜 수 있는 물성을 갖는 소재를 말한다. 알키미스트 프로젝트에선 AI를 기반으로 설계, 제조, 평가 등 공정 단계를 통합 설계해 이론상 물성의 임계치인 70%를 넘기는 소재를 연구 중이다. AI 플랫폼을 활용할 경우 기존 방법 대비 적은 시행착오와 단축된 기간 내에 산업이 필요로 하는 초임계 소재를 개발할 수 있다.

“저 같은 연구자들이 경험에 따른 오랫동안 축적된 지식을 바탕으로 ‘이번에는 이런 화학 조성을 갖는 소재를 만들면 물성이 좋아지지 않을까.’ 이렇게 지식 경험 기반으로 새로운 소재를 개발해 오고 있습니다. 잘 진행이 되기도 하지만 실패도 많이 하고요. 그리고 개발 기간이 굉장히 오래 걸립니다. 그래서 AI에 적용할 수 있는 데이터들을 잘 확보하는 것이 또 연구팀에서 중요한 일입니다”
- 이영국 / 연세대 신소재공학과 교수

현재 자동차에 적용되는 철강재 중 가장 높은 강도는 1.8GPa(기가파스칼)에 그친다. 그러나 본연구에서는 세계 최고 수준의 2.4GPa(기가파스칼)을 목포로 연구 중이다. 현재 가장 큰 경제적 가치를 가진 미래 모빌리티 시장에서 운전자와 승객의 충돌 안전성을 높이며, 온실가스 배출과 배터리 사고를 크게 줄여줄 수 있어 미래 경쟁력 확보에 중요한 역할을 하게 될 ‘초임계 소재’. 빠른 상용화를 위해 기술개발에 박차를 가하고 있는 현장으로 찾아가 본다.

■ 다가오는 탄소 중립 시대, 미래를 준비하는 기술 : 탄소 자원화
최근 전 세계적으로 이상고온, 폭염, 홍수, 가뭄 등 이상기후로 인해 인류가 자연으로부터 생존의 위협을 받고 있다. 지구온난화의 주범으로 꼽히는 이산화탄소를 해결하는 기술이 절실해지는 상황이다. ‘생체모방 탄소자원화’는 자연의 선순환을 모방하여 이산화탄소를 재자원화하는 친환경 기술이다. 이산화탄소를 태양광 에너지를 이용해 새로운 연료(메탄올)로 전환하여 공기 중의 이산화탄소의 농도를 줄임과 동시에 에너지원인 연료를 생산해내는 신재생 에너지 기술이다. 연구단은 생명 현상과 생체 구조의 원리를 모방해 탄소를 포집·저장·전환하는 연구 방안으로 태양광에 의한 이산화탄소의 액체 연료로의 전환기술 개발 연구를 수행하고 있다.

“본 알키미스트 사업을 통해 연속 대용량화 공정을 통하여 기후변화 대응 기술이면서 이것을 연료를 생성하는 새로운 산업 기술의 하나로서 자리매김하고 싶어 현재 (연구를) 행하고 있습니다.”
강영수 / 한국에너지공대 에너지공학부 교수

기후변화 대응 기술을 보유하며 미래 신시장 창출을 위한 연구를 추진하고 있는 현장을 찾아가 본다.

■ 적혈구를 활용하여 노화를 조절한다 : 노화를 뒤집는 기술 ‘노화역전’
진시황이 늙지 않기 위해 불로초를 찾아다녔지만 끝내 찾지 못했던 것처럼 오랜 세월 동안 인류는 노화 지연과 회춘을 꿈꿔왔다. 알키미스트 프로젝트에선 인류의 난제 중 하나인 ‘노화 역전’ 연구를 수행하고 있다. ‘노화 역전’은 노화 관련 인자를 규명·검출·진단하고 이의 발현을 조절하여 전신 노화의 역전을 이루어내는 노화 프로세스 역전 기술을 말한다. 노화에 따른 적혈구의 질적·양적 저하 문제를 극복하기 위해 적혈구를 생산하는 ‘조혈모줄기세포’에 대한 노화 역전을 유도하여 전신 조직의 항노화 혹은 역노화(회춘)를 유도할 수 있는 신약을 개발하는 것이 최종 목표이다. 약물전달체 개발팀, 효능검증팀, 노화진단 기기 개발팀, 다중장기 칩 개발팀 등이 함께 전신 노화 역전을 위해 연구를 시작하고 있는 단계이다.

“최종 단계까지 정말 인간답게. 지금은 장수의 시대가 아니고 건강한 장수의 시대거든요. 모든 인간들이 추구하는 그 건강한 장수를 만들 수 있는 그런 날이 오리라고 생각됩니다.”
- 김동익 / 성균관대 의과대학 교수

도전적이고 혁신적이며 창의적인 연구에 도전할 수 있게 문을 열어주고 있는 ‘알키미스트 프로젝트’. 다양한 기술개발의 현장을 찾아가 우리 미래의 모습을 엿본다.

※ 이 영상은 2024년 8월 25일 방영된 [다큐 온 - 미래를 바꾸는 산업기술, 알키미스트 프로젝트]입니다.

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