‘천연물로 인류에 행복을’…KIST 강릉분원, ‘제2의 도약’ 꿈꾼다

[KIST 강릉분원 제공]

(강릉=)아주경제 김봉철 기자 = 강원도 강릉과학산업단지 내에 위치한 한국과학기술연구원(KIST) 강릉분원은 △지방과학기술 혁신의 선도적 역할 수행 △강원지역 과학 인프라 구축 및 특화산업 창출 △지역 산·학·연 간 연구협력 및 전문인력 양성을 목표로 2003년 5월 설립됐다.

KIST 강릉분원은 설립 이래 천연물 산업화 원친기술 확보 및 국내 산업계 기술 이전에 큰 역할을 해오고 있다는 평가를 받는다.

2007년 천연항균비누 개발(로얄네이쳐)를 시작으로 △2010년 간 기능개선 건강식품 개발(알리코 제약) △해삼 가공기술 개발(2012, SH 해양수산) △홍삼의 유효성분이 극대화된 진삼(2013, 풍림무약) △항노화 화장품(2103, 리스토어랩스) 등 국내외 자생식물, 해양천연물을 기반으로 한 수많은 천연물 연구 성과를 남겼다.

이러한 강릉분원이 지난 3월 오상록 제6대 분원장의 취임 이후 제2의 도약을 꿈꾸고 있다. 연구원 명칭도 아예 ‘KIST 강릉분원 천연물연구소’ 바꾸고 미래성장동력의 블루칩인 천연물 개발 및 연구에 ‘올인’하기로 한 것이다.

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오 원장은 27일 ‘다른 연구기관도 많은데 왜 천연물 연구·개발이 꼭 KIST 강릉분원이어야만 하는가’라는 기자들의 질문에 천혜의 지역적 조건을 첫손에 꼽았다.

“산과 바다 모든 지역적 생태계가 모인 곳이 바로 강원도입니다. 강원도는 천연물 연구에 가장 중요한 리소스 확보에 가장 용이한 지역입니다.”

실제로 강릉분원은 KIST 통합 천연물 라이브러리 5만점을 확보하고 있었다.

강릉분원은 융복합화, 글로벌화, 수요자 중심 변화 등 천연물 연구분야(R&D)의 환경변화에 발빠르게 대응한다는 방침이다.

강릉분원은 이 같은 자신감은 두 가지 주요 연구사업을 바탕으로 하고 있었다.

고부가치형 스마트 식물공장 시스템인 ‘u-FARM’과 초고속 천연물 활성탐색 시스템(iHTac)이 그것이다.

◆ 최적화된 조건서 약용식물 재배…미래형 고부가가치 식물공장 ‘u-FARM’

강릉분원은 식물공장에서 생산된 식물을 활용해 최종 제품생산까지 연결해주는 u-FARM 사업을 추진하고 있다.

식물공장은 국가 식량 안보, 급변하는 기후변화, 나고야 의정서 발효 시 예상되는 해외생물자원 수입원가 상승 및 활용 제한 등으로 미래농업으로 각광받고 있으나 가격경쟁력이 낮아 활성화 되지 못하고 있는 사업이다.

현재 국내외에서 운영하고 있는 식물공장 역시 주로 상추 등 광 요구도가 낮은 엽채류 중심의 채소재배로 제한돼 생산되고 있는데, 초기의 높은 설비투자와 유지비용으로 인해 이들만의 생산으로는 수익성이 없어 많은 어려움을 겪고 있다.
 

[3D 이미지 촬영을 위한 로봇시스템]

이에 강릉분원에서는 지난해부터 서울 본원의 관련 연구팀과 함께 ICT 기반 식물 생육특성 자동 분석 시스템 개발 연구를 추진해 영상, 센서, 자동화 로봇 연구기반의 작물 생육 상태를 모니터링하고 분석할 수 있는 시스템을 개발했다.

로봇팔에 달린 카메라가 이동해 3D 이미지를 촬영, 식물의 생육 상태를 분석하는 이 시스템은 식물공장에 장착됐다.

이로 인해 작물 재배 및 관리의 편이성이 증대됨과 동시에 식물을 파괴하지 않고 식물의 생리상태와 영양부족 피해 여부에 대한 자동 분석이 가능해졌다.

또한 기업들의 참여 실증사업을 추진함으로써 초기 높은 투자비용과 유지비용 부분의 기업 부담을 줄여주고 향후 투자가능성을 판단할 수 있는 방안이 마련됐다.

◆ 5000개 천연물 시료 하루 만에 ‘뚝딱’…초고속 천연물 탐색 시스템 iHTac 운영

강릉분원의 또다른 자랑은 iHTac이다.

천연물 시료는 물질의 활성을 검색하기 전에 일일이 복잡하고도 섬세한 전처리 과정을 거쳐야 하기 때문에 연구가 길고 어려운 작업이 될 수밖에 없다.

천연물은 주로 다수의 성분 복합체로서 다양한 효능을 나타내는 이른바 다중성분·다중표적이라는 특성을 가지고 있다. 이러한 천연물의 특성을 해석하기 위해서는 다양한 효능 탐색법을 활용, 많은 수의 시료를 단시간 내에 분석해야 한다.

[iHTac 의 개념을 보여주는 모식도]

강릉분원 함정엽 박사팀은 천연물의 효능 성분을 탐색할 수 있는 기능을 획기적으로 향상시킨 iHTac을 지난해 4월부터 구축해 운영 중이다.

로봇 팔을 통해 대량의 시료를 자동으로 이송하는 iHTac 시스템은 사람이 하루종일 해도 수백개 정도 밖에 하지 못하는 시료 처리를 무려 5000여개나 해낸다.

물론 다양한 천연물 추출물 및 성분에 대한 약효 데이터베이스를 구축 활용함으로써 천연물 신약 및 기능성 식품 후보물질 개발 효율성을 현저히 높일 수 있다.

연구팀이 구축한 탐색 시스템은 △천연물에서 추출한 대상 물질을 성분별로 분리하는 분획 작업 △대상세포를 배양, 고정, 용해, 염색하는 등의 전처리 과정을 거쳐 세포에 대한 천연물 시료의 효능을 측정할 수 있는 초고속 활성분석 시스템 △초고속 이미지 분석시스템 △단백질에 대한 천연물의 유효 활성성분을 분석할 수 있는 초고속 흡착 질량분석 시스템 등을 통합한 플랫폼(iHTac)이다.

오 원장은 “강릉분원은 그동안 강원도 지역의 천연물 소재를 활용해 질병을 치료하는 천연물 신약, 기능성 식품소재의 발굴에 주력해왔다”면서 “앞으로 이 시스템을 활용하여 천연물 소재 개발에 더욱 박차를 가할 예정”이라고 밝혔다.