지금은 나노시대
③ IBS 포스텍캠퍼스 연구단
경북도의 주력산업인 나노산업, 포스텍의 IT인재양성, 경북산학융합본부, 지역혁신인력양성소, 과학벨트 DUP연합 등 과학기술융합의 핵심 사업들을 조명함에 있어 기초과학연구원(IBS) 포스텍 캠퍼스 연구단 부문을 소개한다.
포스텍, DGIST·울산과기대 연계 `DUP` 핵심거점
화학·수학·물리·생명과학 부문별 4개 연구단 운영
□ IBS 유치배경 및 현황
지난 2009년 정부는 `과학벨트 종합계획`을 수립, 선진국 수준의 기초과학연구원과 대형연구시설인 중이온가속기를 설치하고, 중대형·융복합 기초과학연구가 가능하도록 국제적 정주환경 조성도 함께 추진하기로 결정했다. 이에 따라 과학지식의 증진을 선도하는 글로벌 기초과학 연구 거점을 구축하고, 젊은 연구자들의 안정적 연구지원을 통한 차세대 연구리더를 육성하기 위해 기초과학연구원(IBS)이 설립됐다.
기초과학연구원 본원과 중이온가속기가 들어서는 거점지구는 대덕특구이지만 포스텍을 중심으로 한 대구·울산·포항 연합캠퍼스에는 분원 개념의 총 50개의 연구단(Research Center) 중 10개 내외의 캠퍼스 연구단이 들어섰다. 기초과학연구원은 과학벨트의 핵심 연구기관으로 기초과학 분야 세계 10대 연구기관이 되는 것을 비전으로 하고 있다. 특히, 노벨과학상 수상 및 근접 과학자 최다 배출·보유 기관을 목표로 신진 연구인력이 지속적으로 유입되고 육성되는 기관으로 발돋움하는 것이 목표다.
포스텍은 경북도(포항)-울산시-대구시가 공동 연계한 `D(DGIST)-U(UNIST)-P(POSTECH)`의 핵심 거점으로 유치 과정에서 중추적인 역할을 수행하고 있다.
□ IBS 주요 의미
기초과학연구원은 세계 최고 수준의 기초과학 및 기초과학 기반 순수 기초연구로 기존 대학이나 출연연구기관과 차별화된 대형 장기 집단 연수를 수행하기 위해 운영된다. 이를 통해 차세대 기초과학 연구리더를 육성하고 과학벨트의 핵심 연구기관으로 글로벌 기초과학을 네트워크화하기 위해 노력하고 있다.
기초과학연구원 캠퍼스 연구단은 현재 D.U.P 연합캠퍼스, KAIST 연합캠퍼스, GIST 캠퍼스 등이 있다. 이 중 P포스텍은 전국에서 가장 많은 연구단(4개)이 선정·운영되고 있을 뿐만 아니라, 유일하게 기초과학 전 분야(수학, 물리, 화학, 생명과학)에서 연구단을 운영하고 있다는 점이 가장 주목할 만한 부분이다. 이에 따라 대학과 출연연구기관 등과 융합적 연계 운영이 가능해 우수 인재와 신진 인력의 지속적 순환 체계를 구축해 왔다.
이를 통해 세계 최고 수준의 기초과학 연구 수행이 가능해 수월성을 유지할 수 있다. 또한 국내외 우수 인력이 활발히 참여하는 개방형 조직으로 세계적 연구 거점으로 운영되고 있다. 또한 독립적·안정적 여건 조성으로 연구수행의 자율성을 부여하고 있다는 점도 눈길을 끈다.
□ 연구단 선정 및 운영 현황
연구단은 공모 및 발굴 방식을 병행해 후보를 모집하고, 선정평가위원회의 전문적·객관적 평가를 거쳐 선정된다. 특히, 연구단장의 수월성을 중심으로 심사하되, 연구계획의 창의성과 우수성을 함께 고려해 선정되는 것이 핵심이다.
기초과학연구원은 현재 총 24명의 연구단장을 선정해 운영하고 있다. 분야별로 보면 수학 1곳, 물리 8곳, 화학 6곳, 생명과학 7곳, 융합과학 2곳이고, 유형별로 구분하면 본원 5곳, 캠퍼스 13곳(포스텍 4곳 포함), 외부 6곳으로 구성돼 있다.
치열한 심의 과정을 거쳐 연구단에 선정되면, 연구단장은 연구 수행에 필요한 최적의 인력으로 자유롭게 연구단 구성이 가능하다. 우수 연구자 및 신진인력의 연구 참여 유입·유출이 자유로운 개방형 조직으로 운영하게 된다. 특히, 타 기관 소속자의 파견·겸직·겸임, 박사후 과정 연구원, 석·박사과정 학생, 방문연구원 등 다양한 인력을 배치해 유동성을 확보하고 있다.
연구단에게는 연간 약 100억원의 연구비가 초기 5년간 지원되고, 3년 마다 평가를 통해 지속적으로 지원 된다. 특히 포스텍과 같은 캠퍼스 연구단의 경우 캠퍼스 연계대학과 협약을 체결하고 인력파견, 인프라 제공 등에 따른 비용을 지급받는다.
이를 통해 안정적인 기초과학연구비 확보가 가능하고, 대형연구 장비를 도입해 공동 활용이 가능하다. 나아가, 포스텍의 연구 수월성을 강화하고 해당 분야의 세계적 거점으로 발돋움 할 것으로 기대하고 있다.
연구단의 연구 성과는 기초과학연구원 본원에서 총괄 관리하며, 소유권은 본원과 대학 간 공동 소유를 원칙으로 하되, 소유 비율에 대해서는 협의에 의해 결정하게 된다. 예컨대, 논문의 경우 저자 원소속기관과 기초과학연구원을 복수 표기하며, 특허는 협의된 비율에 따라 공동 소유한다. 기술료 수입이 발생하면 개별 내규에 따라 발명자에게 성과보상금을 지급하는 방식이다.
□ 포스텍 캠퍼스 연구단 현황
포스텍 캠퍼스 연구단은 총 4곳이 운영 중이다. 2012년 8월부터 김기문(첨단) 교수, 찰스 서(융합생명) 교수, 오용근(수학) 교수의 3개 연구단이 운영되고 있으며 2013년 6월 추가로 염한웅(물리) 교수의 연구단이 선정됨에 따라 포스텍에는 총 4개 연구단이 운영되고 있다. 지난 4년 동안 연구단 참여교원은 총 14명, 누적 지원 연구비는 약 900여억원에 이른다.
▲복잡계 자기조립 연구단(화학 부문)= 김기문(첨단) 교수의 주도로 설립된 연구단이다. 복잡계 환경에서 분자들간의 상호작용과 자기조립의 근본적 원리를 이해하고 이를 통해 새로운 성질을 발현하게 하거나 그러한 성질을 나타내는 물질을 합성하는 것이 목표다. 이를 위해 △복잡성과 발현 연구 △분자 네트워크 시스템 연구 △발현 물질의 합성 등이 연구단의 핵심 미션이다.
이러한 연구를 통해 복잡계에서의 자기 조립에 대한 근본적인 질문들에 대한 답을 구할 수 있다. 나아가 `생명의 화학적 기원`을 밝히거나 원하는 성질을 가진 `인공 세포`의 합성연구 등 의학적 활용에 도움이 된다. 또한 기존의 방법으로는 만들 수 없었던 발현 물질, 나노 물질과 같은 새로운 물질을 만드는 방법을 제시해 전자 소자, 신재생에너지 분야 등에도 폭넓게 활용 가능하다. 이 밖에도 발현 물질을 이용한 바이오센싱, 약물전달 등에 대한 응용분야 연구에도 도움이 될 것으로 보인다.
▲면역 미생물 공생 연구단(생명과학 부문)= 찰스 서(융합생명) 교수의 주도로 설립된 연구단이다. 우리 몸의 세균이 건강과 생리작용에 미치는 영향을 포괄적으로 연구한다. 연구단은 공생하는 세균들의 집단(공생 세균 군체)과 공생 세균 군체가 침입해 기생 혹은 공생하는 생명체인 `숙주` 사이에서 숙주 면역 체계와 상호공생 관계의 성립·유지에 관여하는 새로운 메카니즘을 발견하는 것을 목표로 삼고 있다.
연구단은 국내 유일의 무균 및 무항원 마우스를 생산할 수 있는 특수 시설을 보유하고 있다. 또한 무항원 마우스를 다루는 세계 유일의 시설이기도 하다. 상호 공생메카니즘 결핍이 △자가면역 질환 △알레르기 △염증성질환 △면역결핍 △대사질환 △감염 질환 및 암 등에 미치는 영향을 규명하고 이를 이용해 난치성면역질환에 대한 발병기전을 이해하며 궁극적으로 새로운 치료제 및 치료 기법 개발을 유도하는데 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있다.
▲기하학 수리물리 연구단(수학 부문)= 순수수학인 사교기하학과 수리물리분야의 핵심인 양자장·끈이론의 융합 연구를 주요 목표로 삼고 있다. 물체의 운동을 기술하기 위해 도입된 사교공간에서의 기하학과 공간의 대역적 성질을 수학적으로 연구하는 위상 수학에 함수와 방정식 등의 개념을 도입한 대수적 위상수학을 융합시켜 새로운 학문분야인 사교대수위상수학을 확립할 계획이다. 사교공간은 사교 기하학적 해석이 적용되는 공간으로 대수적 위상수학과 융합해 해석하는 경우 관련 학계의 비약적인 발전이 기대된다.
연구단은 △해밀톤역학의 동력학계의 첨단 분야 적용 △거울대칭성의 수학적 규명 △파노대수공간과 칼라비- 야우공간의 기하대수적인 성질 규명 △양자장 초끈이론의 수학적 토대 확립 등을 통해 사교대수위상수학을 확립하기 위해 노력하고 있다. 특히 연구단에는 현재 수학과 이론물리 분야 세계 최고수준의 수학자와 물리학자 2~3명이 각각 연구 활동을 주도하고 있으며 다양한 박사후 연구 프로그램과 연구 활동을 진행 중이다.
▲원자제어 저차원 전자계 연구단(물리 부문)= 현대 응집물질물리학의 핵심 대상이자 미해결의 핵심 난제인 저차원전자계의 물성을 새로운 물질과 새로운 방법론을 구사해 풀어가는 것이 목표다. 새로운 물질이란 결정고체 표면위 금속원자들의 성장과정 중에 자발적으로 또는 인위적으로 형성되는 저차원 구조체들을 뜻한다. 또한, 새로운 방법론이란 1980년대 이후 급속하게 발전해 온 주사터널현미경(STM)에 기반한 분광학과 각분해광전자분광을 의미한다. 이러한 실험방법들은 최근 꿈의 나노물질로 알려진 그래핀(Graphene) 및 위상절연체와 같은 새로운 저차원전자계를 연구하는 가장 중요한 실험방법으로 자리 잡았다.
특히, 연구단은 2003년부터 9년 동안 진행됐던 창의연구단 `원자선원자막연구단`의 후신으로, 당시 10여개 물리학 분야 창의연구단 중에서 가장 우수한 연구 성과를 거둔 곳이다. 국내 표면 및 나노물리학 분야를 선도했고, 국제적으로 `원자선연구`분야를 개척해 왔다. 향후 연구단은 △원자선과 이차원위상절연체의 에지상태에서 구현되는 일차원전자계의 미시적 전자물성연구 △원자막과 충상화합물에서 형성되는 이차원전자계의 미시적 전자물성연구에서 새로운 발견들을 통해 저차원전자물성연구의 새로운 지평을 열어 갈 계획이다.
/이창훈기자 myway@kbmaeil.com
