보이지 않는 세계에서 미래 바이오산업의 답을 찾다

국내 최초·최첨단 인프라 갖춘 가톨릭대 ‘STADIUM 센터’ 본격 가동

보이지 않는 미세한 원자의 세계에서 대한민국의 바이오 미래를 바꿀 거대한 움직임이 가톨릭대학교에서 시작됐습니다. 가톨릭대 공동기기센터의 ‘다중 스케일 초고분해능 바이오이미징 센터(Spatial-Temporal And Disciplinary Integrated Ultra-resolution Microscopy Center, 이하 STADIUM)’가 오랜 준비 끝에 지난 2월, 모든 인프라 구축을 성공적으로 마치고 마침내 본격적인 가동에 들어갔습니다.

가톨릭대는 지난해 교육부 주관 ‘기초과학연구역량강화사업(인프라 고도화 지원사업)’에 최종 선정됐습니다. '인프라 고도화 ━ Cryo-TEM/Cryo-FIB-SEM & 다중스케일 첨단 바이오이미징'을 과제명으로 오는 2030년 2월까지 5년간 진행되는 대규모 국책 사업입니다. 약학과 강한창 교수를 연구책임자로 하여 장비 구축비에만 57.2억 원이 투입됐으며, 매년 5억 원의 연구 운영비를 지원받게 됩니다. 이번 인프라 완공을 통해 가톨릭대는 명실상부한 수도권 서북부 바이오 연구의 핵심 거점으로 당당히 도약했습니다.

앞으로 STADIUM 센터는 미세한 원자 수준부터 세포·조직 수준까지 정밀 구조를 해석해 나갈 예정입니다. 이를 통해 질환의 원인을 규명하고 신약 및 신규 생체소재 개발은 물론, 미래 식량이 될 대체 단백질 연구까지 아우르며 우리 바이오산업의 경쟁력을 세계적인 수준으로 끌어올릴 준비를 마쳤습니다.

Mini Interview | 강한창 교수 (사업 총괄 연구책임자·약학과)

“대규모 국책사업 유치와 국내 최초 최첨단 인프라 구축을 통해 우리 대학이 바이오 R&D의 새로운 도약기를 맞이했습니다.

STADIUM 센터가 다학제 간 융합연구의 튼튼한 요람이 되어, 학생들에게는 세계적인 수준의 연구 환경을 제공하고

산업계와는 성공적인 산학연 협력을 이끌어낼 수 있도록 최선을 다하겠습니다.”

국내 최초·최첨단 장비로 글로벌 연구 환경 선점

원자 수준까지 정밀 해석하는 초저온 전자현미경(Cryo-EM) 인프라

STADIUM 센터가 가진 가장 강력한 무기는 약학관에 완벽하게 세팅된 국내 최고 수준의 초저온 전자현미경 인프라입니다. 세포와 단백질의 3차원 구조를 원자 수준에서 정밀하게 관찰할 수 있는 최첨단 장비들이 연구자를 맞이할 준비를 끝냈습니다.

200kV 초저온 투과전자현미경(200kV Cryo-TEM) 'Glacios 2’

먼저 약학관 NPM109-2에는 정부 지원금 33.8억 원이 투입된 200kV 초저온 투과전자현미경 'Glacios 2’가 위용을 자랑합니다. 현재 국내에서 이와 같은 초저온 투과전자현미경(Cryo-TEM) 장비를 보유한 기관은 단 10곳에 불과한데, 그중에서도 최신 모델인 'Glacios 2'는 국내에 단 2대뿐입니다. 특히 가톨릭대가 도입한 '에너지 필터 장착형 Glacios 2'는 국내 최초로 구축된 사례이기에 더욱 의미가 깊습니다.

다중이온 초저온 플라즈마 집속이온빔 주사전자현미경(multi-ion Cryo-FIB-SEM) 'Hydra Bio Plasma FIB’

바로 옆 NPM110-2에는 24.3억 원 규모의 다중이온 초저온 플라즈마 집속이온빔 주사전자현미경 'Hydra Bio Plasma FIB'가 국내 최초로 도입됐습니다. 가톨릭대는 이 두 가지 핵심 장비를 동시에 확보함으로써 단숨에 글로벌 스탠다드에 부합하는 독보적인 바이오 연구 환경을 선점하게 됐습니다.

Mini Interview | 정정민 교수 (공동기기센터장·생명공학과)

"첨단 장비의 본격 가동으로 나노미터 수준의 생명 현상을 직접 눈으로 확인하고 설계할 수 있는 강력한 무기를 얻었습니다.

교내외 우수 연구진과의 폭넓은 융합 연구와 체계적인 전담 지원 인프라를 바탕으로,

글로벌 바이오 시장을 선도하는 혁신적인 성과를 도출하겠습니다."

다학제 융합 연구진이 만드는 폭발적 시너지

첨단 인프라의 가치를 완성하는 것은 결국 연구진의 역량입니다. STADIUM 센터의 혁신을 이끌기 위해 가톨릭대의 바이오·의약 분야 최고 전문가들이 전면 배치됐습니다. 이번 사업은 연구책임자 및 핵심연구자인 약학과 강한창 교수와 핵심연구자인 생명공학과 김필 교수를 필두로 추진됩니다.

강민호 교수 (바이오메디컬화학공학과)

여기에 구조생물학 및 Cryo-EM 분야 전문가인 생명공학과 정정민 교수가 공동기기센터장을 맡아 실질적인 인프라 운영과 고도화된 단백질 구조 해석 연구를 총괄합니다. 이와 함께 바이오메디컬화학공학과(BMCE) 강민호 교수가 장비운영 핵심 전문 연구진으로 참여해 유기적인 첨단 융합 연구 체계를 가동 중입니다.

조용연 교수 (약학과)

특히 다학제 융합 연구의 깊이를 더하기 위해 참여 연구 인력을 지속적으로 확대해 왔습니다. 사업 초기에는 나건, 남재환, 최성욱, 조용연, 이주영, 정정민, 강민호, 김경섭 교수의 8인 체제로 출발했으나, 인프라가 완공된 현재 박대훈, 윤진호, 김석민, 강내원 교수가 새롭게 합류했습니다. 이로써 총 11인의 참여연구인력이 한층 두터워진 연구 역량으로 강도 높은 다학제 융합 연구 시너지를 창출하고 있습니다.

김경섭 교수 (바이오로직스공학부)

이들 연구진은 미세 구조 분석에 인공지능(AI) 기술을 연계해 신약 및 백신 개발 속도를 획기적으로 단축하고 있으며, 감염성 질환 치료제, 퇴행성 신경질환 치료제, 대체 단백질 연구 등 인류의 미래 핵심 난제를 해결하는 데 역량을 집중하고 있습니다.

전문 전담운영인력 확충으로 24시간 멈추지 않는 연구

새로운 장비의 안정적인 가동과 수준 높은 분석 지원을 위해 전담 운영 체계도 탄탄하게 완성했습니다. 기존 공동기기센터 소속의 이루다, 박시현 연구원에 더해, 첨단 기기 운영 전문성을 갖춘 권기정, 이건우 연구원을 신규채용하여 총 4인 체제의 전담운영인력을 확보했습니다. 이들의 상시 밀착 지원을 바탕으로 연구진은 24시간 최상의 조건에서 빠르고 정확하게 데이터를 확보할 수 있게 됐습니다.

국가 첨단 바이오 특화단지와 연계한 산·학·연 허브로 도약

STADIUM 센터의 출범은 교내 연구력 강화를 넘어, 대한민국 바이오 산업의 지형도를 바꾸는 동력으로 이어질 것으로 기대를 모읍니다. 센터는 최근 국가 첨단전략 바이오 특화단지로 지정된 시흥·인천 지역과 긴밀하게 협력하여, 바이오 벤처 및 스타트업의 혁신 기술 상용화를 적극적으로 이끌어낼 계획입니다. 이에 따라 센터의 본격적인 가동이 과학기술과 경제, 사회 전반에 가져올 파급효과에도 이목이 쏠리고 있습니다.

우선 과학·기술적 측면에서는 생명과학과 구조생물학 연구의 패러다임 전환을 이끄는 것은 물론, AI 연계 Cryo-EM 데이터 분석을 통해 신약과 백신 개발을 획기적으로 가속화할 것으로 기대됩니다. 특히 단백질 응집체 연구를 심화해 퇴행성 신경질환 치료제 개발 가능성을 크게 열어줄 것으로 보입니다.

이러한 기술적 진보는 경제·산업적 성과로도 자연스럽게 이어집니다. 센터는 'R&D-창업-생산'으로 연결되는 선순환 바이오산업 생태계를 조성하는 데 핵심적인 역할을 맡게 됩니다. 이는 바이오벤처와 스타트업의 혁신 기술 상용화를 촉진하는 탄탄한 발판이 되는 동시에, 궁극적으로는 유의미한 지역 일자리를 창출하는 원동력이 될 것입니다.

마지막으로 인류가 직면한 사회적 난제 해결에도 앞장섭니다. 감염병 대응력을 높이고 신속한 백신·치료제 개발 체계를 확립하는 데 이바지하는 한편, 대체 단백질과 맞춤형 식품 연구를 통해 미래 식량 문제 해결에도 적극적으로 기여하며 대학의 학문적 성과를 사회적 가치로 환원해 나갈 것입니다.

● 글/사진 : 대외협력팀, 직무인턴 안재민