[한국대학신문 황정일 기자] 질량분석기 장비 시장이 매년 급성장하고 있는 가운데 생물약제학 산업계 및 학계, 일반 산업용 등에서 질량분석기 활용이 늘고 있다. 현재 북미, 유럽 등지에서 시장의 85% 이상을 점유하고 있는 상황이어서 그간 국내 업체들이 질량분석기를 이용하기 위해서는 일본 등 해외에 의뢰해 분석해야 했다. 한국과학기술원, 지질연구원, 서울대 등에 질량분석기가 있으나 비용이 많이 들어 적극적인 활용이 어렵다.

채종서 성균관대학교 전자전기공학부 교수가 국산화율 99%로 새로운 질량분석기를 개발해 주목을 받고 있다. 채 교수의 기술은 인공지능(AI) 기반 가속기 질량분석기’다. 세계 최초로 사이클로트론 기반의 기술로, 정부 방사선공학기술개발사업으로 개발했다. 특히 다중질량 스펙트럼 분석을 위한 AI 기반 시스템 제어 및 머신러닝 입자 판별이 가능하다. 머신러닝 입자 판별로 정확도를 향상, 연대 측정 및 신산업용 질량분석에 적용할 수 있다.

- 가속기 질량분석기란.

“분자, 세포 등 셀 단위의 큰 것들은 원심분리기를 사용해 물질분석을 한다. 그보다 더 작은 미세한 요소가 극미량 들어가는 것들은 탄소분석법을 쓴다. 요즘 생약들은 유전자 기법을 쓰는 경우가 많다. 약을 섭취해서 실제로 얼마나 남는지 극미량을 추출하는데, 대표적 원소가 탄소다. 탄소분석법은 질소가 탄소로 변하는 과정에서 얼만큼 남았는지 탄소질량을 활용한다. 고고학, 지구과학, 생의학, 환경과학 등에서 많이 쓴다. 특히 탄소14 동위원소는 물질 자체가 극미량이라 발견하기 힘들다. 가속기 질량분석기는 원소, 이온 등 원자 레벨을 찾아내기 위해 입자가속기를 통해 플러스마이너스 운동량을 가속화시켜 분석한다.”

- AI 기반 가속기 질량분석기는.

“바이오 산업이 발전하면서 생약 연구가 늘고 있으며 이 과정에서 물질분석이 필요하다. 탄소분석을 많이 하는데 비용이 많이 든다. 보통 대행업체가 맡아서 일본에 의뢰해 분석하는 상황이다. 기존의 가속기들은 선형으로 구성돼 있는데, 우리 기술은 세계 최초로 사이클로트론 기반으로 가속기 질량분석기를 제작하도록 했다. 이는 구축비용 자체를 최대 10배까지 절감해 준다. 국내기술 기반의 저비용, 소형 AMS 개발을 통해 기존 질량분석기 시장의 가속기 기반 질량분석기를 대체할 수 있을 것으로 기대한다. AMS가 고감도 질량분석을 통해 다양한 연구에 활용할 수 있는데도 고가의 장비단가로 진입장벽이 높았기 때문이다.”

- 사이클로트론 기반 AMS는.

“가속기 효율을 높이기 위해 입사단에 RF buncher를 추가했다. 가속기 자체 질량분리로 가속기 뒷단 Mass Separator가 불필요하다. 소형화된 시스템 및 저렴한 구축비용이 강점이다. 구축비용이 약 3.5억 원으로 기존의 장비 대비 최대 10배 저렴하다. 크기 역시 1/5 정도다. 더불어 최근에 AI 소프트웨어 데이터를 학습시켜서 딥러닝을 적용, 차별화를 꾀했다. 이런 강점을 내세워 가속기 제품을 만들어 판매하려 했는데 수요가 크지 않아, 대행사업을 하면서 분석 서비스를 제공하고자 한다. 유저가 원한다면 제작판매도 물론 가능하다. 차별화를 위해 탄소14 동위원소 분석을 우선으로 수행할 예정이다.”

- 기대효과는.

“AMS 사이클로트론 기술이 우리나라에서는 거의 없기 때문에 관심을 받지 않을까 생각한다. 카본14에 대한 부분은 다른 데서 못하니까 수요가 제법 있을 것으로 본다. 소규모 랩부터 제약업체 등의 수요 확대에 따라 고고학, 지구과학, 생의학, 환경과학 등 다양한 분야에서 다양한 활용이 가능할 것으로 예상하고 있다. 또 고부가가치 의약산업 시장 활성화에 기여하고 장비 운영비용 절감, 시설구축 최소화 등 경제적 파급도 기대한다. 2월 중 사업자등록을 예정하고 있어 아직 창업 전임에도 불구하고 벌써 인도네시아에 부품을 공급하고 있다. 말레이시아 등 동남아에서 교육받으러 오기도 한다. 향후 양성자치료기, 탄소치료기 등으로 확장해갈 계획이다.”

- 사업단으로부터 받은 지원은.

“연구만 해오다 보니 사업에 대해, 창업에 대해 앞뒤가 없었다. 교수로서 중요하게 생각했던 부분과 대수롭지 않게 여겼던 것들이 실제 창업 현장에서는 많이 달랐다. 대학 실험실특화형 창업선도대학사업단을 통해 관련 교육을 계속 받고 있다. 지속적으로 교육 프로그램에 참여하도록 해주고, 컨설턴트를 붙여 사업화가 잘 이뤄질 수 있게끔 도와주고 있다. 당초 계획처럼 처음에는 가속기 제조만 하려 했다. 그러나 사업단의 컨설팅 및 시장조사를 통해 분석사업, 플랫폼 사업이 유리하다고 판단, 방향을 전환했다. 특허 역시 사업단의 조언에 따라 연구를 위한 개념특허가 아니라 실제 사업에 적용할 수 있는 것들로 바꾸고 있다.”