[한국대학신문 김준환 기자] 4월은 과학의 달이다. 대학가에서도 과학 관련 행사가 다채롭게 열리고 있다. 이참에 과학의 중요성과 의미에 대해 다시 한 번 되새겨볼 필요가 있다. 사실 과학은 우리의 삶과 그리 멀리 떨어져 있지 않다. 만약 과학적 원리가 규명되지 않거나 과학적 연구의 학문적 성과가 없었다면 일상생활의 불편함을 넘어 생명과 안전에도 위협적 요소가 다분하게 느껴질 것이다. 당장 가족, 지인들과 연락을 주고 받는 스마트폰을 예로 들어보자. 스마트폰의 통화기능은 물론 음성인식, 메신저, 카메라, 각종 애플리케이션 기능 등은 모두 과학적 기술과 원리를 바탕으로 만들어졌음을 알 수 있다. 거시적으로 봐도 미래에 닥칠 인류의 위험을 해결하는 데도 과학이 필요함은 자명하다. 그만큼 과학의 중요성은 지나칠 수 없다. 4월 과학의 달을 맞아 본지는 기초과학·융복합연구에 대한 역량과 성과를 보유하고 있는 대학을 중심으로 중점 연구사항과 추진사업 등을 살펴봤다.    

■ 인류의 지속 성장·생존 위해 과학적 분석·선제적 대응 = 21세기 인류가 해결해야 할 문제 가운데 가장 손꼽히는 것은 기후환경이다. 기후환경 변화로 인해 지진, 폭설, 폭우, 가뭄 등 예상치 못한 기상 이변을 가져오고 인류를 직접적으로 위협하고 있어서다. 이는 전체 인류와 지구의 생존과 직결되는 문제로 선제적 대응이 강조되고 있다. 그렇다면 기후환경·지질재해·수산해양 분야를 예측하고 연구하는 국내 대학은 어느 곳이 있을까. 

<이화여대 기후·환경변화예측연구센터> 
국내 대학 가운데 기후환경변화와 관련된 연구를 수행하는 대표적인 연구소는 이화여대 기후·환경변화예측연구센터다. 2009년 9월 문을 연 연구소는 당해 한국연구재단 선도연구센터로 선정된 이후 한국기후변화학회 학술대회 주관, 한-이탈리아 기후변화 심포지엄, 국제 겨울학교·워크숍, 노벨화학상 수상자 초청 세미나, 세계기상기구-기상청과 학술협력 협정, 최종연구성과발표 A등급 평가 등 두드러진 성과를 내고 있다. 여기에서는 기후·환경시스템의 거시적·미시적 상호작용과 피드백 메커니즘을 규명하고, 기후변화 대응을 위한 기후·환경·생태 통합예측시스템 RECIPE(Regional Environment/Climate Integrated Prediction System of Ewha Womans University)를 개발하는 데 연구역량을 집중하고 있다. 지난해에는 대학중점연구소 지원사업에서 이공계 대학중점연구소로 선정돼 향후 9년간 장기 기후변화와 단기지역 환경변화의 연관성 연구를 수행하면서 매년 5억원의 연구비를 지원받게 된다. 

이화여대는 센터를 세계수준의 기후·환경변화예측연구센터로 발전시킨다는 계획이다. 이를 위해 2017년 엘텍(ELTEC) 공과대학으로 확대 개편하는 한편 연 82명 규모로 기후·환경·에너지 분야 학부모집 인원을 늘렸다. 이뿐만이 아니다. 대학의 재정투자 및 시설확충 계획은 물론 전공교수와 연구인력 확충도 지속적으로 이뤄지고 있다. 최용상 이화여대 기후·환경변화예측연구센터 소장(환경공학과/기후·에너지시스템공학과 교수)은 “연구센터는 대기, 에너지, 환경 전문가들이 참여하고 있으며, 부존자원 및 에너지자원기술과 기후변화의 관계, 사회복지적 관점에서의 에너지 분야, 환경공학·사회복지학 측면에서 기후변화 취약계층을 보호할 수 있는 방법 등 기후변화와 취약계층 문제와 관련된 내용으로 융합연구를 수행하는 데 방점을 두고 있다”면서 “장단기 기후변화의 물리-역학적 상호작용과 연결고리를 파악하는 게 연구의 최종 목표”라고 강조했다.

현재 이 분야에서는 복잡한 기후시스템의 통합적 연구를 위한 다학제적 플랫폼이 필요하다는 인식이 형성돼 있다. 이에 따라 향후 이화여대 기후·환경변화예측연구센터가 중심이 돼 이러한 기능을 수행함과 동시에 사회적 기업 등 기후 관련 기업과 실질적 교류, 대중 과학강연 등을 통해 지역사회와 공유가치 창출을 도모할 방침이다.  

<부산대 지질재해·산업자원연구소>
지질재해 분야에 특화된 중추적 국가연구기관으로 대표적인 곳이 부산대 지질재해·산업자원연구소다. 이 연구소는 각종 지질재해가 빈번한 우리나라 동남권 지역사회의 안전과 방재에 기여하기 위해 2004년 4월 부산대 부설 연구소로 설립됐다. 또한 지역 주민과의 긴밀한 연계를 통해 지질재해 대책에 대한 서비스를 제공하기 위한 목적으로 연구소 산하에 2007년 자연재해긴급출동조사반을 창설해 지금까지 운영해오고 있다. 또 일반인을 대상으로 한 지질학 교육과 과학의 대중화를 위해 2013년 지질박물관이 설립됐다. 

지질재해 연구 가운데 어떤 연구에 중점을 두고 조직이 구성돼 있을까. 손문 부산대 지질재해·산업자원연구소장(지질환경과학과 교수) 아래 운영위원회와 자문위원회를 두고 있으며 △지진연구부 △신기단층연구부 △지형·퇴적연구부 △특수지질재해부 △재난대응연구부 등 총 5개 연구부로 짜여져있다. 협력기관으로 지진방재연구센터, 공동실험실습관, 그린인프라 연구센터 등이 있으며 지진방재전문인력양성사업단에서 교육사업도 추진 중이다. 특히 2016년 경주지진과 2017년 포항지진 이후 연구소의 연구역량을 여러 지질재해 중 지진재해 분야에 집중하고 있다. 연구비 규모도 확대돼 연 30억 이상을 확보해 지진재해 대응체계수립 연구, 한반도 주변해역 지진재해 예측시스템 연구, 동해안 국지지진해일 발생가능성 평가연구 등 지진재해와 관련된 다양한 연구를 수행해왔다. 

손문 소장은 포항지진 연구결과와 관련한 입장도 밝혔다. 그는 “최근 포항지진이 지열발전을 위해 지하에 주입된 물에 의해 발생(촉발지진·triggered earthquake)했다는 정부조사단의 조사결과가 발표된 이후, 국내 지열발전 연구과 개발은 완전히 중단될 위기에 놓였다. 이와 함께 포항지진과는 무관한 이산화탄소 지중저장 실증사업까지도 백지화될 분위기”라며 “우리나라에서 신재생에너지 확보와 지구온난화에 대비한 온실가스 저감에 대한 원천기술 개발은 우리의 미래를 위한 당면기술이다. 빠른 시간 내 이 분야의 연구가 안전하게 재개될 수 있도록 노력하는 것이 중요하다”고 강조했다.   

<부경대 수산과학연구소> 
부경대 수산과학연구소는 수산·해양 분야에서 ‘국내 최초’ 타이틀을 다수 보유하고 있는 곳이다. 1966년 10월 1일 해운대 동백섬에 부산수산대학(부경대 전신) 부설 임해연구소로 문을 열었다. 54년 역사를 가진 국내 최초의 수산관련 연구소이며, 우리나라 수산·해양과학 발전을 견인한 싱크탱크 역할을 수행하고 있다. 

수산·해양과학의 선도적 연구기관인 만큼 규모면에서도 상당하다. 실험실 26실을 비롯해 전문연구센터, 수조실, 국제회의실, 공동세미나실을 구비하고 있다. 조직면에서도 연구소장(1명), 전임연구교수(5명), 전임연구원(8명), 객원연구원(2명), 겸임연구원(7명) 등 총 20여 명의 연구인력을 보유하고 있다. 또한 2012년 부산에서 유일하게 국책사업인 ‘대학중점연구소’로 선정돼 수산산업의 고부가가치화 및 수산과학전문인력 양성에 앞장서고 있다. 특히 오는 2021년까지 ‘해산식물로부터 항노화 소재개발 및 분자작용 메커니즘 연구과제’를 수행하며 주목받고 있다. 

부경대 수산과학연구소는 정부기관과 해외 연구소와도 다양한 협력 관계를 구축하고 있다. 2012년 9월부터 2021년 8월말까지 한국연구재단과 ‘이공분야 대학중점연구소 지원사업’으로 해산식물로부터 항노화 소재 개발을 수행하고 있고, 올해 1월부터 2025년 12월 말까지 해양수산부와 ‘미래수산식품연구센터’를 운영해 4차 산업혁명시대에 적합한 수산전문인력을 양성하는 데 주력한다. 또한 일본 훗카이도 하코다테에 위치한 ‘하코다테 국제수산해양종합연구센터’와 2017년도에 MOU를 체결해 매년 공동심포지엄도 개최하고 있다. 남택정 부경대 수산과학연구소장(식품영양학과 교수)은 “4차 산업혁명에 해당하는 기술이 수산과학분야에도 이미 융합기술로 이용되고 있다”며 “기후변화에 대응하는 첨단 수산기술 개발과 국제 경쟁력을 갖춘 수산전문인력 양성 및 지역발전을 선도하는 산·학·관·연의 협력체제 구축을 발전목표로 삼고 있다”고 말했다.  

■ 우주항공산업 발전에 힘 보태는 대학들 = 우주항공 분야는 인류의 삶과 미래를 혁명적으로 바꿀 수 있는 엄청난 포텐셜을 갖고 있다. 우주는 인류의 신주거지 개척 분야로 미국, 중국, 일본, 러시아 등 우주강국은 독자적 기술로 우주개척의 새로운 역사를 쓰는 데 성공하고 있다. 이들 우주항공 선진국에 비하면 아직 부족하지만 우리나라도 빠른 속도로 우주기술을 축적해왔다. 이러한 발전이 있기까지에 대학들도 산업계와 뜻을 모아 국내 항공우주산업에 힘을 보태왔다.    

<한국항공대 첨단무인기연구센터> 
2013년 설립된 한국항공대 첨단무인기연구센터는 항공우주·무인기 분야에 특화돼 있다. 이 센터는 그동안 항공우주비행체의 제어 연구를 수행한 결과를 활용해 최근 주목받고 있는 무인항공기(드론)에 관한 원천기술을 연구·개발하고 있다. 고정익 무인기, 회전익무인기(멀티콥터), 하이브리드 무인기, 무인비행선, 유도파라포일 등 다양한 무인기들의 기체설계, 비행제어, 비행시험 등에 관한 원천기술을 확보해왔다. 그 결과 국내 최초로 다수 무인항공기의 자동편대비행을 수행한 바 있고, 세계 최초로 농약살포용 드론을 개발한 타이틀도 갖고 있다. 이외에도 새로운 형태의 무인항공기 연구개발에 힘쓰고 있다. 

여기에서 근무하는 전문연구원들과 석·박사과정생들 모두 무인기 설계능력과 비행제어시스템을 위한 하드웨어·소프트웨어 설계·제작 능력을 보유하고 있다. 이러한 자체 연구역량을 활용해 지자체들과 협력해 시민 안전을 위한 드론 개발에도 공을 들이고 있다. 예를 들어 대인대물 피해 걱정이 없도록 하기 위해 드론을 이용한 안심귀가 동행서비스용 드론, 순찰용 드론 등 개발을 구상하고 있는 것. 송용규 한국항공대 첨단무인기연구센터장(항공우주기계공학과 교수)은 “최근에는 방송중계차량에 탑재하고 다니다가 필요할 경우 즉석에서 현장으로 보내 영상을 획득해 실시간으로 방송국에 전송할 수 있는 멀티콥터캠 시스템을 개발했다”며 “현재는 항공우구연구원 및 무인기개발업체와 협력해 실종자 수색, 해양감시 등을 위한 재난치안용 무인기의 기체설계, 비행제어시스템 개발과 GPS신호 단절 시 SLAM(Simultaneous Localization And Mapping) 항법을 이용해 운용할 수 있는 드론시스템을 연구·개발하고 있다”고 밝혔다.   

<건국대 항공우주 설계·인증 연구소>
국내 항공우주산업 분야의 전문 인력을 양성하고 관련 산업 발전을 선도하는 연구소가 또 하나 있다. 바로 건국대 항공우주 설계·인증 연구소다. 이 곳은 항공우주 시스템의 다분야 최적 설계와 인증 절차를 가상 환경에서 통합적으로 수행하기 위한 가상인증 기술을 개발하고 관련 연구 인프라를 구축하기 위해 지난 2013년 설립됐다. 이재우 건국대 항공우주 설계·인증 연구소장(항공우주정보시스템공학과 교수)은 “항공우주 기술을 중심으로 인공지능기술, 컴퓨터 소프트웨어 기술 등을 융합해 기존 한 가지 분야의 지식을 넘어 연관된 분야의 복합적인 지식을 갖출 수 있도록 교육과 연구를 진행하고 있다”며 “융합설계 능력을 갖춘 항공우주 설계·인증 전문연구인력 양성에 힘쓰고 있다”고 전했다. 

연구소에서 추진하고 있는 중점 연구나 사업은 크게 3가지로 요약된다. 첫째, 초자율 무인기를 구현하기 위한 기술 개발과 관련 연구 인프라 구축이다. 이를 위해 인공지능 임무계획, 상황인지, 환경적응형 제어 기술, 탐색·추론 기술을 확보하기 위한 무인항공기 빅데이터 응용기술에 대한 연구에 집중하고 있다. 둘째, 고정밀 가상 시뮬레이션 기술과 IT 기반의 디지털 트윈 기술 개발을 이끌고 있다. 이는 연구소가 보유하고 있는 유·무인기 최적 설계, 전산해석 및 항공기 제어역학에 관한 원천기술이 있어 가능하다. 셋째, 4차 산업혁명 시대에 항공 공학계가 필요한 전문연구인력을 양성하고 항공우주 산업 혁신에 기여하는 바가 크다. 초자율 무인기 기술의 전초기지로서 연구소의 특성화된 연구 인프라와 산학연 네트워크를 활용한 측면이 두드러진다. 

융합기술 전문인력을 양성하는 만큼 정부기관을 비롯해 다양한 민간기관과 산학연구 인프라를 구축하면서 기술·인력·정보 등을 제공하고 있다. 협력하고 있는 정부기관으로 국방부, 국토교통부, 한국항공우주연구원, 국방과학연구소 등이 있고, 민간기관으로 LIG 넥스원 등 대기업, 중소·벤처기업, (사)한국드론산업진흥협회 등이 있다.     

■ 고부가가치 일자리 창출… 로봇기술이 연다 = 4차 산업혁명 시대를 맞아 빼놓을 수 없는 분야가 바로 로봇기술 개발이다. 향후 이 분야의 산업 수요를 고려할 때, 로봇전문인력 양성체계를 구축하는 것도 중요하다. 로봇은 고부가가치 일자리를 창출할 뿐만 아니라 미래 먹거리 산업으로 기대되는 만큼 이 분야에 연구역량을 집중하는 대학도 늘어나는 추세다. 특히 마이크로의료로봇은 ‘황금알을 낳는 신성장 동력’으로 일찌감치 주목받고 있는 영역이기도 하다. 

<전남대 로봇연구소>
로봇산업은 고부가가치 창출이 기대되는 4차 산업혁명의 핵심 기술로 지목되고 있는 분야다. 이 분야에서 성과를 내고 있는 싱크탱크 역할을 하고 있는 곳은 전남대 로봇연구소다. 특히 전남대 로봇연구소가 주도하는 마이크로의료로봇은 세계적으로 한국의 기술경쟁력이 높을 뿐만 아니라 이미 확보된 기반기술 및 특허로 해외특허장벽 구축이 가능한 고부가 특화전략산업으로 정평이 나 있다. 특히 마이크로·나노로봇 연구를 주도하고 있다는 점이 눈에 띈다. 세계 로봇시장의 블루오션인 마이크로 의료로봇분야를 세계 최고의 최첨단 기술개발과 산업화로 이끌고 있다는 점에서 주목받고 있는 것. 연구분야를 구체적으로 살펴보면 △마이크로·나노의료로봇(박테리아 기반 의료용 나노로봇/정밀 약물표적 및 방출기능을 갖는 나노로봇 시스템/대식세포기반 의료용 마이크로로봇/줄기세포 기반 의료용 마이크로로봇/능동캡슐내시경) △의료용 로봇(영상유도 뇌수술 로봇/중입자 치료를 위한 로봇 베드 시스템) △서비스 로봇(고동특성 병렬 케이블로봇) 등으로 나눠볼 수 있다.

연구소를 이끌고 있는 박종오 전남대 로봇연구소 소장(기계공학부 교수)은 “우리 연구소는 마이크로의료로봇 분야에서 세계 최대 특허를 보유하고 있는 기관이다. 국내외 특허 등록이 169개, 출원 224개에 달한다”면서 “이러한 주요 성과를 바탕으로 광주광역시는 총 사업비 317억원 규모로 ‘마이크로의료로봇센터 구축사업’을 지원하고 있다”고 했다. 이 연구소는 마이크로의료로봇의 고도화와 실용화를 위해 서울대, 지스트 등 국내 유수의 대학과 서울아산병원, 연세세브란스병원 등 국내 주요 병원들과도 공동연구를 진행하고 있다. 이 밖에 마이크로의료로봇기술의 국제 경쟁력 강화를 위해서도 Fraunhofer-IPA(독일), University of Twente(네덜란드), University of Washington(미국) 등 해외 대학 및 기관과도 지속적인 교류 협력을 확대해나가고 있다.