"AI가 신약만들고 치매 늦춘다"…3인의 과학자가 본 미래

【서울=뉴시스】고승민 기자 = 30일 오전 서울 더플라자호텔에서 열린 '4차 산업혁명, 로봇 소피아에게 묻다' AI 로봇 소피아 초청 컨퍼런스에서 소피아가 미소를 짓고 있다. 2018.01.30. [email protected]

[서울=뉴시스] 최희정 기자 = 인공지능(AI)이 인간을 대신해 신약을 만들고, 치매 증상을 늦추거나 치료할 신약이 개발된다. 또 스마트폰 저장 용량을 걱정하지 않고 생활할 수 있게 된다.

3명의 과학자들이 바라본 미래의 모습이다.

올해 '삼성미래기술육성사업' 지원 대상이 된 과제들은 총 12가지로 반도체, 세포치료제, 양자컴퓨팅 등 미래를 바꿀 6가지 분야에 총 124억원이 지원된다. 그 중 양자컴퓨팅의 이준구 카이스트(KAIST) 교수와 반도체 분야의 정진욱 한양대 교수, 세포치료제 분야의 조승우 연세대 교수와 12일 나눈 이야기를 일문일답으로 정리했다.

◇'AI와 양자컴퓨팅 융합' 꿈꾼다

인공지능(AI) 양자 컴퓨팅 ITRC 센터장을 맡고 있는 이준구 카이스트 전기및전자공학부 교수는 1996년 양자컴퓨팅 연구를 시작해 2016년 본격적으로 AI와 양자 컴퓨팅의 융합을 연구했다. NISQ(잡음이 있는 중간형태 양자컴퓨팅) 컴퓨팅 환경에서 작동하는 AI 실용화를 목표로 하고 있다.

- 해당 분야의 연구는 어떤 계기로 시작하게 됐나?

= 1996년 미국 프린스턴에서 NEC 연구소를 다니게 되었는데, 당시 양자컴퓨팅 연구회가 있어 연구를 시작하게 됐다. 본격적으로 AI와 양자컴퓨팅의 융합을 연구한 때는 2016년부터다. 양자 AI 알고리즘은 기존보다 훨씬 단순한 알고리즘으로 기계학습이 가능하기 때문에 지금의 AI를 뛰어넘는 기술로 발전할 가능성이 크다.

- 삼성미래기술육성사업 과제에 지원하게 된 계기는?

= 양자 AI는 신규 학문 분야라 현재의 학문 체계로는 적절한 지원을 받기 어렵다. 이번에 삼성전자 미래기술육성센터에서 양자컴퓨팅 분야 테마공모가 기획돼 다행히 제 연구 제안이 선정될 수 있었다.

- 양자 AI가 상용화되면 우리 삶에 어떤 변화가 있을까?

= 양자 AI를 당장 상용화하기는 어렵지만 5년 정도 후에는 실제 응용이 가능할 것으로 기대된다. 맞춤형 신약, 거대 물류 시스템, 핀테크 분석 등 정보과학 응용영역에서 양자컴퓨터가 어려운 문제를 풀어내고 먼 미래에는 AI가 인간을 뛰어넘는 데 발판이 될 기술로 발전할 것이다. 그때는 인류가 이해하지 못했던 현상들을 양자 AI가 설명해 줄 수 있는 시대가 열린다.

◇'데이터 바다'를 가능케 할 원자층 전자 식각 기술

정진욱 한양대 전기·생체공학부 교수는 지난 2008년 전자 식각에 대한 확신을 가진 후 꾸준히 연구를 진행해오고 있다. 실리콘 기판의 손상 없이 원자를 대면적 식각할 수 있는 기술을 개발하는 것이 목표다.

- 해당 분야의 연구를 시작하게 된 계기는?

= 오늘날 반도체 칩 제작에는 이온 증진 식각 기술이 널리 사용되고 있다. 식각이란 화학 용액이나 가스를 이용해 실리콘 웨이퍼 상의 필요한 부분만 남겨두고 나머지 물질을 제거하는 과정을 말한다. 하지만 이온이 반응 에너지를 제공할 때 그 질량이 매우 커서 기판에 손상을 줄 수 있다는 단점이 있다. 플라즈마의 전자는 질량이 매우 작아 기판에 운동량 전달 없이 표면 반응에 꼭 필요한 에너지만 제공하는 것이 가능할 것으로 판단했다. 2008년에 전자 식각 기술을 연구한 길리스(Gillis) 교수의 제자를 만나 가능성을 보았고 문제점과 해결 방안을 고민하고 있다.

[서울=뉴시스]사진은 (왼쪽부터)이준구 카이스트 교수, 정진욱 한양대 교수, 조승우 연세대 교수 (제공=삼성전자)

- 삼성미래기술육성사업 과제에 왜 지원했나?

= 최근 기존 반도체 한계를 넘기 위해 원자 단위의 식각 기술이 요구되고 있다. 실리콘 기판을 손상시키지 않으면서도 원자를 한 층씩 대면적으로 식각할 수 있는 전자 식각 기술을 염두에 두고 있었는데, 마침 이 분야 지정 공모가 있어 지원하게 됐다.

- 전자 식각 기술이 상용화된다면 우리의 삶에 어떤 영향을 끼칠까?

= 무손상 원자층 식각 기술은 원자 한층 한층을 가공할 수 있는 기술로 지금의 반도체 성능을 천 배에서 만 배까지 확장할 수 있는 기초 원천 기술이 될 수 있다. 이렇게 된다면 스마트폰 저장 용량을 걱정하지 않고 생활할 수 있게 되며, 삶의 모든 일상이 디지털 데이터화되면서 엄청난 데이터의 바다를 경험하게 될 것이다. 아미노산의 바다에서 생명이 탄생했듯이 데이터의 바다를 통해 정보 생명체의 탄생도 가능할 것이며, 보편 AI의 탄생도 빨라질 거라 본다.

◇알츠하이머 치료 돕는 인공 뇌 인큐베이터

조승우 연세대 생명공학과 교수(강남세브란스 병원 겸임교수)는 난치성 뇌신경질환 연구에 기여할 수 있는 뇌 오가노이드에 관심을 갖고 있다. 알츠하이머 세표치료제의 유효성과 안정성 평가를 위해 뇌 오가노이드 질환 모델링 기술과 바이오센서를 접목하는 연구를 하고 있다.

- 해당 분야 연구를 시작하게 된 계기는?

= 알츠하이머 세포치료제 개발 연구는 다른 퇴행성 뇌신경질환에 비해 매우 미진하다. 이는 알츠하이머 질환을 연구할 수 있는 적합한 체외 모델과 치료제의 효능을 정확히 평가할 수 있는 분석 기술이 없기 때문이다. 이에 알츠하이머 세포치료제의 유효성과 안전성을 정확하게 평가하기 위해 뇌 오가노이드 질환 모델링 기술과 오가노이드의 다양한 인자들을 실시간 모니터링할 수 있는 바이오센서 기술을 접목하는 연구를 시작하게 됐다. 오가노이드는 줄기세포를 배양하거나 재조합해 만든 '유사 장기'다.

- 삼성미래기술육성사업 과제에 어떻게 지원하게 됐는지?

= 이번에 제안한 연구가 매우 도전적이고 생명공학, 재료공학, 의학 분야의 지식과 기술의 융합이 필요한 다학제 융합연구로서 삼성미래기술육성사업의 취지에 잘 맞다. 또한 예전에 삼성미래기술육성사업에서 지원하는 연구과제의 공동연구원으로 참여한 적이 있어 다시 한번 참여해 보고 싶다고 생각했다.

- 이번 과제가 상용화되면 우리의 삶에 어떤 변화가 있을까?

= 알츠하이머 기전을 규명하는데 일조할 뿐 아니라 세포치료제나 신약 개발에 활용할 수 있다. 이번 과제에서 뇌 오가노이드는 환자 혈액세포에서 유도된 줄기세포로부터 제작되기 때문에 알츠하이머 환자 맞춤형 세포치료제를 선별해 제공해 주는 판별 기술로 적용될 수 있다. 아직 증상이 나타나지는 않았지만 알츠하이머 유전적 변이를 보유한 사람의 인공 뇌 모델을 제작해 질환의 발현을 최대한 늦추거나 완화시키는 처치 혹은 치료를 미리 제공하는 예측모델로도 가치가 있을 것이다.

한편 삼성미래기술육성사업은 기초과학 201개, 소재 199개, ICT 201개 등 총 601개 분야에 총 7713억을 투자했다. 연구비 지원에 그치지 않고 특허 출원과 향후 핵심 기술 성장까지도 도와 연구 성과가 인류의 삶을 바꾸는 열쇠가 될 수 있도록 한다는 방침이다.


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