(기초과학) 기억흔적 추적 및 재구성 등 10개, (소재) 뇌신경계 유전질환 치료 6개, ICT)3세대 SW 오류 검증 기법 등 6개
2013년 1조 5천억 원 출연해 과학 기술 분야 연구 지원
705개 과제에 총 9,215억 원 지원, 1.3만명 연구 참여
사이언스(10건), 네이처(7건), 셀(1건) 등 최상위 국제학술지에 420건 게재
'함께가요 미래로!
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| ▲ 삼성미래기술육성사업 2021년 하반기 지원과제 선정 교수 |
기초과학 분야 10개 172.7억 원, 소재 분야 6개 92억 원, ICT 분야 6개 76억 원 등 총 연구비 340.7억 원이 지원된다.
'삼성미래기술육성사업'은 대한민국의 기초과학 발전과 세계적인 과학기술인 육성 등을 목표로, 삼성전자가 2013년부터 1조 5천억 원을 지원해 시행하고 있는 공익 목적의 과학기술 연구지원 사업이다.
△혁신적인 미래기술 창출과 주도를 위한 기초과학 분야 △제조업의 근간이며 미래기술 패러다임을 주도할 소재 분야 △산업 고도화와 신시장 창출을 위한 ICT 분야 등에서 창의적이고 혁신적인 연구과제를 지원하고 있다.
□ 과학적 난제 해결, 희귀질환 치료 기여 등 22개 연구 과제 신규 지원
① 기초과학: 새로운 분야 개척, 질병 치료의 근원적 접근 등 연구
기초과학에서는 수리, 물리, 화학, 생명 분야에서 학술적으로 새로운 분야를 개척하거나 질병 치료의 근원적 접근 등 파급 효과가 예상되는 과제를 포함해 총 10개가 선정됐다.
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| ▲ 포스텍 생명과학과 김태경 교수 |
사람의 뇌는 매일 접하는 다양한 감각정보를 효율적으로 처리하고 저장하여 인지행동에 반영하도록 하는데 이러한 과정을 이해하는 것은 신경과학 분야의 최종 목표 중 하나임. 이는 또한 자폐증, 정신분열증 등 비정상적인 인지행동을 야기하는 다양한 뇌 질환의 치료기술 개발에도 폭넓게 활용될 수 있음. 감각정보는 그 종류에 따라 특이적으로 반응하는 특정 신경세포군의 활성화를 통해 저장되고 소환된다고 보고 있음. 현재 활용되는 '칼슘 이미징','조기 발현 유전자 기반 리포터' 등의 신경활동 탐지기술은 비선별적이기 때문에 다양한 자극에 대한 정보가 어떻게 그 특징에 따라 처리되고 어떤 종류의 신경세포에 기록이 되는 것인지에 대한 선별적 정보를 제공하는데 한계가 있음. 김태경 교수는 유전체적 분석을 통해 기억 정보의 시공간적 배치에 따라 다른 패턴으로 발현되는 조기 발현 유전자들을 발굴하고, 이들을 통제하는 인핸서(Enhancer)라는 유전체상의 조절부위를 조합해 새로운 유전체 기반 신경활동 탐지기술을 개발할 예정. 이 기술을 활용하면 뇌 영역별 또는 감각 자극 종류에 따라 선택적으로 활성화되는 신경 세포들을 구별하여 기억 흔적을 보다 정밀하게 추적하고, 나아가 광유전학 기술과의 접목을 통해 인위적으로 기억을 제어 또는 재구성하는 것이 가능할 수도 있을 것으로 예측됨. |
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| ▲ 울산과학기술원(UNIST) 물리학과 박경덕 교수 |
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| ▲ 가천대 미생물학과 김익수 교수 |
② 소재: 유전 질환 치료제, 전자 소자 발열 문제 해결 등 연구
소재 분야에서는 유전 질환 치료제, 전자 소자 발열 문제 해결 등 폭넓은 연구 분야에서 6개 과제를 지원한다.
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| ▲ 한국과학기술원(KAIST) 의과학대학원 김진국 교수 |
성공적으로 수행될 경우 전두측두엽성 치매, 안젤만 증후군(※ 발달 지연, 조절할 수 없는 웃음, 안면 이상, 발작과 경련 등이 나타나는 유전성 희귀질환) 등 현재 치료제가 없는 뇌신경계 유전 질환을 치료할 수 있는 신약 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
사람은 각 유전자를 부모로부터 하나씩 물려받아서 두 쪽씩을 가지고 있음. 많은 유전병들은 이들 두 쪽 중에서 한 쪽이 돌연변이로 인해 망가지면서 발병함. DNA 정보를 읽어서 mRNA(메신저 RNA)를 생성하고, mRNA의 정보를 읽어서 다시 단백질이 생성되는데 유전자 한 쪽이 망가지면서 정상적인 양의 단백질을 만들지 못해 생기는 문제임. 기존 연구는 외부에서 바이러스나 조합 단백질 기술 등을 통해서 부족한 단백질 양을 보충하는데 치중하였으나 부작용 등으로 인해서 대부분 성공적인 치료 방법을 찾지 못했음. 반면 김진국 교수는 환자가 가지고 있는 두 쪽의 유전자 중에 망가진 한 쪽은 어쩔 수 없지만 남은 한 쪽에는 정상적인 유전자가 있다는 점에 착안해, 그 정상적인 유전자에서 만들어지는 단백질의 양을 극대화함으로써 단백질 양을 정상화하는 전략을 고안하였음. 이를 위해, mRNA에서 단백질을 만드는 정보를 담고 있는 영역이 아니라, mRNA가 단백질로 만들어지는 효율을 조절하는 '스위치'들이 존재한다고 알려진 영역에 주목하였음. 그 동안 대부분의 연구들은 이 영역에 크게 주목하지 않았음. 약물을 사용해 그 스위치를 조절하면 mRNA가 단백질로 만들어지는 효율을 크게 높일 수 있을 것이라는 가정하에 먼저 유전자 스위치들을 찾는데 집중했음. KAIST에서 전산학, 미 MIT에서 바이오인포매틱스를 전공하고, 캐나다 소재 머신러닝 스타트업에 초기멤버로 참여했던 김 교수는 바이오인포매틱스 역량과 머신러닝을 활용한 유전체 빅데이터 분석 등을 꾸준히 시도한 끝에 유전자 스위치들을 체계적으로 발굴하였음. 또한, 유전자 스위치를 조절 할 수 있도록 RNA기반 약물을 설계하여 주입했더니 정상적인 양의 단백질이 만들어지는 것을 확인하였음. 향후 이 접근 방법을 확대 적용하여 현재 치료법이 없는 다양한 유전병들에 대한 신약을 개발하고자 함. |
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| ▲ 광주과학기술원(GIST) 물리·광과학과 이종석 교수 |
③ ICT: 차세대 통신, 자율주행 등 미래 산업 핵심 기술 연구 등
ICT 분야에서는 차세대 통신, 자율주행 등 미래 산업 경쟁력 강화를 위한 분야에서 6개 과제가 선정됐다.
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| ▲ 서울대 컴퓨터공학부 허충길 교수 |
스마트폰부터 자율주행차, 금융시스템까지 우리의 일상은 SW와 프로그램으로 이뤄졌다고 해도 과언이 아니며 SW 오류 발생시 그 피해도 상상할 수 없을 정도로 커지고 있음 따라서 이런 SW가 애초 설계대로 온전히 동작하는지, 오동작을 하는지 검증하는 것이 매우 중요한데, 허충길 교수는 기존의 SW 검증 기법들의 장점을 취하고 단점은 보완한 3세대 프로그램 로직 'Abstraction Logic'을 개발했음. 현재 사용되는 시뮬레이션 기법은 주로 컴파일러 검증에 사용되고 검증 결과를 자유롭게 조합할 수 있어 검증을 나눠서 단계적으로 수행하는 것이 가능함. 다만, 나눠진 모듈 간에 상호 어떤 작용을 하는지 파악하기 어려워 각 모듈별로는 검증이 어려움. 또 다른 기법인 프로그램 논리 기법은 SW나 프로그램의 특정 기능이 설계된 명세(Specification)대로 동작되는지를 수학적 논리로 검증하는 것으로, 모듈 간 상호 가정을 자유롭게 허용하는 반면, 각 검증을 단계적으로 수행할 수 없음. 허 교수는 시뮬레이션 기법과 프로그램 논리 기법을 융합한 'Abstraction Logic'으로 기존 검증 기법의 한계를 극복했음.
자율주행차 등 안전성이 필수적인 시스템에 적용된 SW를 더욱 완벽하고 효율적으로 검증하는 단계로 발전시킬 계획임. |
□ 2013년 1조 5천억 원 출연해 대한민국 미래기술 연구 지원
삼성전자는 2013년부터 1조 5천억 원을 출연해 기초과학, 소재, ICT 분야 에서 대한민국의 미래를 책임질 과학기술 연구를 지원하고 있다.
이번 연구 과제를 포함해 지금까지 지원된 연구비는 기초과학 분야 239개, 소재 분야 230개, ICT 분야 236개 등 총 705개 과제 9,215억 원이며, 지원을 받은 연구진은 1.3만명이 넘는다.
매년 상·하반기에 각각 기초과학, 소재, ICT 분야에서 지원할 과제를 선정하고 1년에 한 번 실시하는 '지정테마 과제 공모'를 통해 국가적으로 꼭 필요한 미래기술 분야를 지정해 해당 연구를 지원하고 있다.
올해의 지정테마 연구지원 과제는 ▲어드밴스드 AI ▲차세대 암호 시스템 ▲B(Beyond)5G&6G ▲로봇 ▲차세대 디스플레이 ▲반도체 소자 및 공정 등 총 6개 분야에서 12개가 선정됐다.
□ 삼성미래기술육성사업의 연구성과에 세계가 주목
삼성미래기술육성사업 지원을 받은 연구진의 성과도 잇따르고 있다.
국제학술지에 2,550건의 논문이 게재됐으며, 특히 사이언스(10건), 네이처(7건), 셀(1건) 등 최상위 국제학술지에 소개된 논문이 420건 에 달한다. 이른바 3대 학술지 게재 논문 수는 2015년 1건, 2018년 2건, 2019년 3건, 2020년 5건에 이어 올해는 9월까지 벌써 7건이 게재되는 등 해마다 증가하고 있다.
최근에도 생명과학, 차세대 전지, 인공항체 관련 3건의 논문이 잇달아 세계적인 학술지에 게재되며 글로벌 위상을 높였다.
고려대 안지훈 교수 연구팀은 온도 변화에 대응하여 식물이 개화 시기를 조절하는 원리를 밝히는데 성공하였고, 그 결과를 9월 '사이언스(Science)'에 발표했다. 지구 온난화가 농업 생산에 미치는 영향을 이해하는데 도움이 되는 연구 결과이다.
식물체는 지구 온난화 현상 등 온도가 변화하는 환경에서 제대로 적응하지 못하면 멸종 위기까지 몰릴 수 있기 때문에 주변 온도 변화를 인지하고 반응하는 메커니즘이 발달했음.
반면 식물이 온도 변화에 대응하여 개화 시기를 어떻게 조절하는지, 특히 개화 유도 호르몬이라고 불리는 플로리겐 분자가 온도 변화에 따라 어떻게 개화를 유도하는지 알려져 있지 않음. 지금까지 플로리겐 분자에 대한 연구는 대부분 신호 전달 경로상에 어떤 상위 조절자가 플로리겐 유전자의 전사를 활성화시키느냐 불활성화시키느냐에 대한 것이었으며 플로리겐 단백질 분자 자체에 대한 연구는 거의 없었음. 워낙 극소량의 플로리겐만 잎에서 만들어지기 때문에 플로리겐 분자를 연구하는 것은 매우 어려움. 안지훈 교수팀은 플로리겐 단백질 자체에 대한 연구를 시도했고 결국 이 플로리겐 단백질 분자가 세포 내에서 온도 변화에 따라 어떤 행동 양상을 보이는지, 어떤 이동 경로를 보이는지 최초로 밝혀냈음. 연구 결과는 학계에서 중요성을 인정받아 '사이언스'지에 게재됐으며, 해외의 과학자들은 'Total surprise'라며 이 내용을 SNS상에 올리기도 했음. |
서울대 최장욱 교수 연구팀은 수계 아연전지의 고질적인 문제인 사용 시간을 대폭 늘일수 있는 기술을 개발하여, 지난 9월 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)'에 발표했다. 수계 아연전지는 전해액 성분으로 기존의 유기용매 대신 물을 사용하여 발화 위험을 근본적으로 제거한 차세대 전지의 하나이다.
김종호 한양대 교수 연구팀은 세균 감염을 빠르게 진단하고 치료할 수 있는 인공항체를 개발하는데 성공하였고, 연구 결과는 8월 최고의 화학 학술지로 꼽히는 '미국화학회지(JACS)'의 표지 논문으로 선정됐다.
□ 삼성전자 '함께가요 미래로! Enabling People'
삼성전자는 '함께가요 미래로! Enabling People'이라는 CSR 비전 아래 청소년 교육 중심의 사회공헌 활동과 상생 활동을 펼치고 있다.
청소년 교육 중심 활동으로는 ▲삼성청년SW아카데미 ▲삼성 드림클래스 ▲삼성 주니어 SW 아카데미 ▲삼성 스마트스쿨과 같이 청소년의 잠재력을 최대한 발휘할 수 있도록 하는 프로그램을 운영하고 있다.
또, ▲삼성미래기술육성사업 ▲삼성 스마트공장 지원 사업 ▲C랩 아웃사이드 등의 상생 프로그램을 통해 삼성전자가 쌓아온 기술과 혁신의 노하우를 우리 사회와 같이 나누고 있다.
□ 삼성미래기술육성사업 2021년 하반기 연구 지원 과제
[기초과학 (10개)] < 연구책임자 가나다 順 >
No. | 과제명 | 연구책임자(소속) |
1 | 압축성 오일러 시스템에 관한 리만 문제의 유일성과 안정성 연구 | 강문진(KAIST) |
2 | 단백질 아르기닌 인산화의 화학생물학적 연구 | 기정민(UNIST) |
3 | 양자 키메라 초전도체 | 김재훈(연세대) |
4 | 단일세포 타임스탬프 리코딩 및 경로추적 기술을 통한 질병 세포의 모든 운명 경로 수정 | 김익수(가천대) |
5 | 유전체 활동전위에 기반한 기억흔적의 추적 및 재구성 | 김태경(포스텍) |
6 | 1nm3 양자터널 캐비티-스펙트로스코피를 이용한 엑시톤 거동 능동제어 | 박경덕(UNIST) |
7 | 4차원 위상수학과 곡면 특이점 | 박정환(KAIST) |
8 | 특이 및 비축약 스킴의 모티빅 코호몰로지에 대하여 | 박진현(KAIST) |
9 | 인간 배아 초기 발생부터 배반포 세포의 온몸 운명 재구성 연구 | 오지원(경북대) |
10 | 원자 전달 반응 기반의 탄소-불소 시그마 결합 활성화 | 이홍근(서울대) |
[소재 (6개)] < 연구책임자 가나다 順 >
No. | 과제명 | 연구책임자(소속) |
1 | 유전자 치료를 위한 RNA 스위치 발굴 | 김진국(KAIST) |
2 | 양이온성 고분자 화합물 소재 기반 자연살해세포의 고형암 표적 항암기능강화 기술 개발 | 박경순(차의과대) |
3 | 포논 투과 스펙트럼 측정을 통한 계면 열 기능성 연구 및 제어 소자 개발 | 이종석(GIST) |
4 | 트리플 합성치사를 이용한 효과적인 면역항암 병용치료법 개발 | 이주상(성균관대) |
5 | 반쪽 금속 반강자성체 기반의 자기시냅스 소자 | 이창구(성균관대) |
6 | 특이활성 계면전도를 통한 고이온전도성 고전압안정성 할라이드계 나노복합체 고체전해질 기반 전고체전지 | 정윤석(연세대) |
[ICT (6개)] < 연구책임자 가나다 順 >
No. | 과제명 | 연구책임자(소속) |
1 | 초가속 전자를 이용한 고출력 RF 증폭기 | 공병돈(포스텍) |
2 | 4D 시-촉각 동시 동기화 구현을 위한 비접촉식 햅틱 피드백 투명 패널 기술 | 경기욱(KAIST) |
3 | 4D 초음파/광음향 영상을 위한 고민감도, 초광대역, 대면적 실리콘 포토닉 매트릭스 이미저 | 유재석(DGIST) |
4 | 1550nm 라이다를 위한 플라즈모닉 CMOS 단일광자 센서 | 이명재(KIST) |
5 | 임베디드 메모리 성능 예측 및 최적 설계 자동 생성 인공지능 개발 | 정한울(광운대) |
6 | 실용적인 소프트웨어 검증을 위한 혁신적인 원천 기술 연구 | 허충길(서울대) |
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