핵융합·우주·뇌질환 3대 과학 난제 도전 연구팀 출범

[과학기술정보통신부 현판. 사진=아주경제DB]

가상 핵융합로 구현, 우주 암흑에너지 규명, 신경망 재건 등 난제에 도전할 과학 국가대표팀이 구성됐다.

과학기술정보통신부는 과학난제도전 융합연구개발사업의 2021년도 신규 과제를 선정했다고 밝혔다. 이와 함께 선도형 융합연구단 세 개가 공식 출범한다.

과학난제사업은 그동안 해결하지 못한 과학난제를 기초과학과 공학의 융합연구를 통해 혁신적인 방법으로 접근하는 도전적인 연구개발을 지원하는 사업이다. 세계 최고(The Best)·최초(The First)·유일(The Only)의 성과 창출을 목표로 한다. 'ST핵융합메타웨어 연구단', '중력파우주 연구단', '표적신경회로재생 연구단' 세 개가 출범했다.

ST핵융합메타웨어 연구단은 핵융합 플라즈마 난제를 해결해 2050탄소중립을 위한 인공태양 발전소 구축을 실현한다.

구형토카막(ST)은 핵융합 반응에 필요한 플라즈마를 자기장을 이용해 가둬두는 구 형태의 장치다.

현재 핵융합연구는 1988년 설계를 시작으로 2025년 완공을 목표로 하는 국제핵융합실험로 ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)를 중심으로 장치 성능 향상 등을 진행하고 있다.

이번 연구는 장치의 대형화로 인한 개발 비용과 물리적 한계를 극복하는 것을 목표로 한다. 차세대 디지털트윈 구현과 검증(1단계), 고성능 컴퓨팅 기반 가상 핵융합로 구축(2단계)을 통해 단기간·저비용으로 소형 ST 핵융합 발전로 구축 기반을 확보한다.

핵융합 분야에서 혁신을 이끌 수 있는 과학기술 성과를 창출할 수 있을 전망이다.

중력파우주 연구단은 다중신호 천문학과 인공지능을 활용해 허블상수를 정밀하게 측정하고 암흑에너지의 성질을 규명하는 것을 목표로 한다.

허블상수는 은하의 속도와 거리 사이의 관계를 나타내는 비례상수로, 암흑에너지와 밀접한 상관관계가 있다. 암흑에너지는 우주의 가속팽창을 설명하는 핵심 개념이며, 아직 정체가 밝혀지지 않았다.

이번 연구에서는 7차원적 망원경(7DT·광시야 관측을 하면서 시야에 들어오는 모든 픽셀의 스펙트럼을 실시간으로 얻는다는 신개념 망원경)을 개발해 중성자별과 블랙홀 충돌에서 발생하는 중력파와 다양한 파장의 전자기파를 관측하고 통계 분석한다.

관측데이터를 통해 허블 상수의 정밀도를 높이고, 주요 매개 변수 측정을 통해 암흑에너지 성질 규명에 다가가고자 한다.

천문·우주 분야의 경우 선진국과의 격차가 적고, 국제 융합 연구가 요구되는 분야다. 연구단의 국제적 네트워크를 활용해 우주론 연구의 돌파구를 마련할 것으로 기대된다.

표적신경회로재생 연구단은 도파민 신경망 재건 플랫폼을 구축해 신경세포의 소실로 인한 난치성 신경 질환 극복을 목표로 한다.

신경장애의 대체 또는 재생을 위한 다양한 치료법 개발이 시도되고 있으나 손상된 신경과 신경망의 완전한 회복은 여전히 난제로 남아있다.

연구단은 뇌 신경망 형성을 위한 줄기세포 등에 자성을 부여하고 제어가 가능한 멀티봇을 개발한다. 실제 신경 조직과 동일한 수준의 도파민 신경회로망 재건(1단계), 전임상시험을 통한 안전성·유효성 검증(2단계)을 하고자 한다.

신경망 재건 기술을 통해 파킨슨 운동장애 등의 뇌 질환 치료의 새로운 패러다임을 주도할 수 있을 것으로 보인다. 생명과학과 의료서비스 분야의 성장을 위한 핵심 원천기술이 될 수 있다.

선정된 연구단에는 5년 동안 각각 총 90억원을 지원하고, 연구단별 전문위원회 운영을 통해 맞춤 멘토링 실시, 연구내용 점검과 새로운 아이디어 제안을 위한 공개형 토론회 개최 등 기존에 시도하지 않은 난제도전형 연구수행 방식을 도입할 방침이다.

이창윤 과기정통부 기초원천연구정책관은 "최근 혁신적인 연구성과는 실패를 두려워하지 않는 과감하고 도전적인 연구에서 창출되고 있다"며 "과학난제사업을 통해 어렵기 때문에 도전할 가치가 있는 과제를 발굴·지원함으로써 난제 해결을 위한 융·복합 연구를 자연스레 촉발할 수 있는 기반이 조성됐으면 한다"고 밝혔다.