자연에서 배우는 순환의 원리

습지는 지구 전체 지표면의 약 6%에 해당하는 지역으로 지구상의 생물 2%가 생존하고, 해양생물의 약 60%가 서식한다. 특히, 육지 환경과 수환경의 중간단계를 보여주는 생태환경특성 때문에 생물 종다양성이 매우 높은 지역으로 그 가치가 높다. 습지의 많은 식물들은 주변에서 유입되어 들어오는 질소, 인과 같은 영양물질을 흡수하여 물을 정화하는 기능을 갖는다.습지의 독특한 퇴적환경으로 인해 수분보유능력이 뛰어나 저수지와 같은 역할을 하여, 홍수 및 가뭄을 완화 시키며, 빗물을 습지 내에 저장하여 지하수로 전환해 보유하기도 한다. 또한 습지 내에서 일어나는 탄소 순환은 온실효과를 가중시키는 이산화탄소의 저장소가 되어 기후를 조절하는 기능을 한다. 이처럼 습지는 매우 복잡한 생태계이다. 이러한 복잡한 습지를 잘 이해하고 그 생태적 가치를 보호하기 위해서는 여러 학문분야와 다양한 전공의 전문가들의 다학제적이고 융복합적인 연구가 수행되어야 한다.자연에서 배우는 순환의 원리Writer. 문희선 박사(지질환경연구본부 지하수연구센터)습지와 기후변화지하수의존생태계(Groundwater Dependent Ecosystem, GDE)는 생태계를 유지하는 데 필요한 수자원 공급의 일부, 상당 부분 혹은 전부를 지하수에 의존하는 생태계를 말한다. 즉, 지하수의존생태계에는 지하수 즉 대수층(aquifer)도 당연히 포함되지만, 모든 지하수의존생태계가 전적으로 지하수에만 의존하거나 직접적으로 지하수를 공급하는 것은 아니다. 가깝게는 주변의 하천이나 강도 지하수에 부분적으로 의존 혹은 종속되어 있는 지하수의존생태계이며, 습지도 아주 대표적인 지하수의 존생태계 중 하나다.   특히, 이러한 지하수의존생태계는 그 생태계가 지하수에 의존하고 있는 정도에 따라 다르게 나타날 수 있지만, 지하수의 수량과 질이 생태계에 큰 영향을 끼친다. 수자원이 부족하고 자연생태계가 지하수에 대한 의존도가 매우 높은 호주의 경우, 수자원의 효율적인 이용 및 생태계 보전에 대한 정책 일환으로, 지하수의존생태계의 보호와 지하수에 직/간접적으로 의존하고 있는 생태계의 위치와 현황 파악을 위해 지하수의 존생태계 지도를 구축하고 있다. 지하수의존생태계로서의 습지는 진흙 등과 같은 토지 피복의 특성으로 수분 보유기능과 흐름에 영향을 주어 결과적으로 지표수와 지하수의 유동과 수질변화에 영향을 줄 수 있다. 습지 식물의 증산 작용은 강수 패턴에 영향을 미치기도 하며, 습지 내의 생물 다양성은 질소와 같은 영양물질 순환과 탄소순환에 중요한 역할을 한다. 다시 말해, 습지가 파괴되거나 제 기능을 하지 못할 때는 지역적 또는 세계적인 물순환, 탄소순환, 질소 순환의 변화, 그리고 궁극적으로는 기후변화에도 영향을 미칠 수도 있다.   따라서 습지의 물순환 연구, 습지의 영양물질 및 탄소 순환 연구는 습지가 가지고 있는 기능과 특성을 이해하게 함으로써, 지하수의존생태계 중의 하나인 습지를 보호하고 관리할 수 있어 생물의 다양성을 보존하는데 기여할 뿐만 아니라 기후변화에도 적극적으로 대응할 수 있게 한다. 습지 내에서의 물 순환이 지하수에 매우 의존적일 경우, 습지의 수위는 강우의 특성이나 주변 지표수의 유입 특성보다 지하수의 수위 변동에 큰 영향을 받는다. 즉, 습지의 수위보다 주변 지하수의 수위가 높을 때는 주변의 지하수가 습지 내로 함양(recharge)되며, 반대로 습지의 수위보다 주변 지하수의 수위가 낮을 때는 지하수가 유출 (discharge)되기도 한다. 또한 이러한 습지 내의 지하수는 습지의 토양 특성에 따라 유입되었다가 유출되기도 하고, 습지 내에 고여 있기도 한다. 습지 내의 지하수 유동 특성을 연구하는 것은 습지를 이해하기 위한 첫걸음이다.   습지 내 지하수의 유동과 물질순환한국지질자원연구원에서는 군산에 위치한 ‘백석제습지’의 물/물질 순환을 연구하기 위해 습지의 지하수 유동 및 기여 특성에 대한 연구와 함께 습지에서 일어나는 질소의 생지화학적 순환에 관한 연구를 진행 중이다. 습지는 질소와 같은 영양물질의 순환에 큰 기능을 한다. 습지에서 일어나는 질소 순환에 대한 연구는 부영양화 등을 일으키는 오염물질 중의 하나인 질소가 습지의 미생물 및 식물들에 의해 어떻게 변화되고, 어떠한 미생물이 주로 질소 순환에 관여하는지를 살피며, 계절적으로 어떠한 차이가 있는지, 강우 및 지하수 유동과 같은 습지의 수리적 변화에 대해서도 어떻게 달라지는지 검토한다. 습지는 매우 복잡한 생태계이다. 습지를 구성하는 요소로는 습지수문, 습지토양, 수생식물, 습지동물이 있다. 습지의 수문특성은 강우 특성에 따라 주기적으로 물로 덮이거나 영구적으로 덮여 있기도 하고, 수문과 지형 특성에 따라 정체되어 있거나 흐름이 있다. 습지토양은 배수가 잘 안 되는 퇴적토로 습지가 침수되어 있을 때는 공기 중의 산소가 퇴적토층까지 전달되지 못해 무산소 환경이 되기도 하며, 식물의 뿌리 주변에는 국지적으로 산소가 있는 산화적인 환경이 형성되기도 한다. 또한, 습지식물사체로 인해 유기물함량이 높은 것이 특징이다. 습지의 수생식물은 물속에 잠긴 채로 서식할 수 있도록 독특한 식물 조직을 가지는 식물로, 이러한 수생식물은 수변지역의 침식을 억제하거나 어류와 조류 등의 서식처를 제공한다.   따라서 복잡한 생태계를 가지는 습지를 이해하기 위한 첫걸음으로, 습지의 수리수문학적 특성을 이해하는 것은 매우 중요하다. 한국지질자원연구원에서는 다학제적 연구접근법을 통해 백석제습지 내 습지수체와 지하수가 서로 어떻게 상호작용하며, 지하수가 계절적으로 습지에 어느 정도 기여하는지 정량화하였다. 습지 부근의 지하수위와 습지 지표수위를 연속적으로 모니터링하여 습지 지하공간에서 일어나는 지하수 유동 방향에 대해 알아내고, 지하수와 지표수 속에 있는 환경 추적자 중 하나인 라돈 농도를 포함해 다양한 화학성분 분석, 전기비저항탐사, 양수 시험 등 자료를 이용하여 습지 내로 들어오는 지하수 함양특성을 정량적으로 산정하였다. 이 결과 지하수의 습지로의 함양량은 계절적 변화뿐만 아니라 습지 내 위치에 따라서도 다르다는 것을 알 수 있었다.   이러한 습지의 수리수문특성변화에 따라 습지의 질소 순환 특성도 다르다는 것을 알 수 있었다. 습지의 식물 분해로부터 유래하는 암모늄이온의 농도는 계절적 영향이 두드러지게 나타났다. 습지의 높은 유기물 함량 특성과 상대적으로 낮은 pH로 인해, 습지의 질산염은 일반적으로 알려진 미생물에 의한 질소가스로의 전환 기작보다 암모늄이온으로 전환되는 기작이 더 활발하다는 것을 관련 미생물의 유전자 정량화를 통해 알 수 있었다.이런 복합적인 연구를 통해 지하수의존생태계 중 하나인 습지에서 일어나는 지하수와 지표수 상호작용의 시공간적 변화에 대한 이해가 가능할 것이다. 이러한 연구를 통해 얻은 정보는 습지의 영양염류 및 중금속 거동에 대한 이해와 정화 기술개발에도 응용할 수 있다. 또한, 기후변화에 대응하기 위한 습지 생태계의 보호와 관리 그리고 지속가능성에 대한 통합관리정책 마련에 기여함으로써 습지의 생태계 서비스 가치를 최대화할 수 있을 것으로 기대한다.   호주를 포함하여 미국, 독일 등에서는 지하수-지표수-생태계를 연계한 연구가 활발히 진행되고 있다. 국내에서도 지하수의존생태계의 지하수-지표수 상호작용 연구의 중요성과 필요성은 인식하고 있으나 실제적인 연구는 매우 미흡한 상태이다. 따라서 습지를 포함한 하천, 호수, 연안 기수역 등 지하수의 영향을 받는 지하수의존생태계의 수문학적, 수리지질학적, 생지화학적 특성을 연구하고, 지하수가 이러한 생태계에 기여하는 정도, 지하수 및 지표수 수질에 미치는 영향, 더 나아가 생태 환경에 미치는 영향을 파악하는 연구를 수행할 계획이다.

2020년도 KIGAM 신년식

한국지질자원연구원(KIGAM, 원장 김복철)은 1월 2일(목) 오전 10시에 연구원 강당동 선캠브리아기홀에서 김복철 원장과 전직원이 참석한 가운데 2020년도 KIGAM 신년식을 개최했다.   김복철 원장은 신년사를 통해 “KIGAM이 출연연으로서의 본질을 더욱 회복함으로써 세계 일등 연구소를 향한 건강한 뿌리가 단단하게 만들어 나가자”고 말했다.이어 연구원 데본기룸으로 이동하여 전직원이 릴레이 악수와 다과를 함께하며 신년인사와 덕담을 나누었다.

신규보직자 및 승진자 임명장 수여식

한국지질자원연구원(KIGAM, 원장 김복철)은 1월 2일(목) 김복철 원장과 주요 보직자가 참석한 가운데 2020년 1월 1일자 신규 보직자 및 승진자 임명장 수여식을 실시했다. 신규보직자는 백두산화산연구단장(이승렬 책임연구원), 활성지구조연구단장(최진혁 선임연구원), 미래전략연구센터장(이재욱 책임연구원)이며, 승진자는 32명이다.   임명장을 받은 신규보직자와 승진자들은 경자년 또한 국가와 국민에 대답할 수 있는 KIGAM을 만드는데 헌신하겠다고 포부를 밝혔다.KIGAM은 매년 1월 1일자 7월 1일자 승진을 통하여 직원의 사기증진을 통한 연구성과 제고를 위해 노력하고 있다.

2019년 4회 OKGT 행사

한국지질자원연구원(원장 김복철, KIGAM)은 2019년 12월 27일(금) 오후 3시 30분부터 5시 30분까지 미래지구연구동 1층에서 전 직원이 참석한 가운데 OKGT(One KIGAM Go Together)행사를 열었다. 2019년 한 해를 마무리하며 열린 OKGT는 △성과포상식 △ 한해 마무리 동영상 시청 △더 좋은 키감만들기위원회와 함께한 2019년 △OKGT행사 △다과회 순으로 진행됐다.   먼저, 한 해 동안 우수한 성과를 포상하는 성과포상식이 열렸다. 김복철 원장은 수상자들에게 상장과 부상을 수여하며 성과를 격려했으며, 수상자 명단은 아래와 같다. 우수논문상으로는 △광물자원연구본부 자원회수연구센터 박현식 선임연구원이 우수논문상 금상을, △지질환경연구본부 지질환경재해연구센터 오현주 책임연구원이 은상을, △석유해저연구본부 석유가스연구센터 이경북 선임연구원이 동상을 수상했다. 기술사업화상은 △광물자원연구본부 자원회수연구센터, △지질환경연구본부 지질환경재해연구센터, △DMR융합연구단이 수상했다. 공로봉사상은 △포항지질자원실증연구센터 탐사선지원실 임효민 기술원, △국토지질연구본부 지진연구센터 전태현 선임기술원이 수상했다. 신진연구상은 △광물자원연구본부 자원회수연구센터 김영재 선임연구원, △지질환경연구본부 지질환경재해연구센터 김민석 선임연구원, △석유해저연구본부 석유가스연구센터 김성일 선임연구원이 수상했다. 우수행정상은 △정책기획본부 지식정보실 이미영 선임기술원, △포항지질자원실증연구센터 운영지원실 구동완 기술원, △경영지원본부 총무복지실 이주연 선임행정원이 수상했다. 특별공로상 보안분야에서는 △포항지질자원실증연구센터 탐사선지원실 지선근 선임기술원, △글로벌협력본부 기술사업화센터가 수상했으며, 청렴분야에서는 △경영지원본부 구매자산실 윤철기 선임행정원이 수상했다. 교육훈련상은 △석유해저연구본부 해저지질탐사연구센터의 김영준 선임연구원, 노사화합상은 △광물자원연구본부 자원회수연구센터 배인국 책임연구원이, 김선억상은 △지질자원연구본부 지하수연구센터 이은희 선임연구원이 수상했다.   성과포상식 후에는 조직문화혁신실에서 준비한 한해 마무리 동영상을 함께 시청하고, 더 좋은 키감만들기위원회의 활동 내용과 소감 발표를 들으며 2019년을 돌아보는 시간을 가졌다. 이어서 진행된 OKGT는 지질환경연구본부와 지오플랫폼연구본부가 함께 준비한 행사로, 테니스동호회, 탁구 동호회 등 KIGAM에서 활발히 활동 중인 동호회 소개와 함께 다과회가 진행됐다. 직원들은 다과를 즐기고 담소를 나누면서 서로에 대한 감사를 전하고 2020년 계획을 공유하는 시간을 가졌다. 한편, OKGT 행사는 전 직원이 함께 다과와 풍성한 경품, 친목과 화합을 나누는 시간으로 조직 내의 보이지 않는 장벽을 없애고, 임직원들이 직접 기획 및 개최하는 참신한 프로그램으로 즐겁게 소통하는 KIGAM만의 혁신적인 조직문화로 자리 잡고 있다.

상상 그 이상의 무한 세계 미생물

이 지구 어디에나 존재하지만, 너무 작아 눈으로는 볼 수 없는 생물, 바로 미생물이다. 세계사 속에는 미생물이 주인공으로 등장하는 사건들이 있는데, 대부분 전염병으로 인해 인류가 많은 고통을 받았던 일들이다. 그래서 미생물 하면 병원균이 먼저 떠오르는 것도 자연스러운 일이다. 하지만 미생물의 종류는 우리가 상상하는 것 그 이상으로 많이 존재한다. 그 수와 양으로만 본다면 지구의 주인이 미생물이라고 이야기해도 과언은 아닐듯싶다. 다양한 미생물, 그중에서도 지구의 끝점 남극에서 온 미생물은 어떤 이야기를 담고 있을까.상상 그 이상의 무한 세계 미생물지구 미생물을 연구하는 김소정 박사메타지놈 분석을 통한 미생물 연구여름이 되면 남극에는 빙호(polynya)라는 지역이 형성된다. 남극 생물들이 얼음 밖으로 나와 숨을 쉴 수 있는 오아시스와 같은 역할을 하기도 해 생태학적으로도 매우 중요한 장소다. 쇄빙선 아라온호가 남극해 아문센해 빙호를 방문해 채취해온 시료를 토대로 김소정 박사는 남극의 미생물에 관한 연구를 진행했다.“보통 미생물 연구를 하면 미생물을 증식시키는 연구를 많이 진행하는데, 저는 메타지놈 분석기술을 통해 미생물을 연구하고 있습니다. 아마 최근에 화성 연쇄살인 사건 진범이 최신 DNA 분석 기법을 통해 밝히게 됨으로써 일반인들도 DNA 분석에 대해 이제는 조금 익숙해지신 것 같은데요. 이 메타지놈 분석도 DNA 서열을 분석하여 그 환경에 어떤 미생물이 있고, 기능을 하는지 알아보는 것입니다.”김소정 박사가 메타지놈 분석을 통해 살펴본 남극 빙호 지역의 미생물은 재미있는 특징들을 많이 가지고 있었다. DNA 정보를 하나하나 들여다보며 생화학적으로 중요한 유전자들에 대해 살펴보았는데, 이 작업이 마치 탐정이 단서를 하나하나 살펴보며 추리를 해나가는 것만 같았다고 한다.“재미있는 점 중 하나로 다른 해양에서 발생하는 식물성플랑크톤 대증식시 발견되는 세균 그룹과 다른 특징을 찾을 수 있었는데, 남극 빙호 지역 내 우점(우위를 점)하는 세균들은 모두 프로테오로돕신(proteorhodopsin)을 가지고 있었습니다. 우리 눈에서 빛을 감지하는 단백질을 로돕신이라 하고, 세균이 이처럼 비슷하게 빛을 감지하고 이를 통해 에너지를 얻을 수 있는 단백질을 프로테오로돕신이라고 합니다. 그래서 추측하건데 이 단백질이 있음으로써 여름에 반짝 에너지를 얻는 시기에 남극의 세균들이 폭발적으로 성장을 할 수 있게 되는 것이 아닌가 생각해보았습니다.”김소정 박사가 수행하고 있는 연구들은 크게 2 종류로 나눌 수 있다. 첫 번째로는 지질환경오염을 제어하는 미생물 연구고, 두 번째는 지하수 내 미생물 생태계를 살펴보는 것이다. 환경보전과 관련해서는 메탄을 먹는 미생물을 배양하고, 유전체 분석을 통해 어떤 특성을 가지고 있는지 살펴보고 있다. 쉽게 말해 지구 온난화에 기여하고 있는 미생물에 관해 연구하고 있는 것이다. “지구 환경 내 미생물 생태특성을 메타지놈 분석기술을 통해 연구하고, 최종적으로는 미생물과 환경의 상호작용에 대해, 환경 내 물질순환이 어떻게 일어나는지를 연구하고 있습니다.” 지구를 움직이는 작지만 거대한 힘지구상에서 미생물은 없으면 안 되는 중요한 존재이다. 요즘 장내 미생물 연구가 활발해지면서 장내 미생물이 사람의 건강에 매우 중요한 역할을 한다고 이야기하고 있는데, 지구의 입장에서도 마찬가지다. 지구 전체의 물질순환에 핵심역할을 하는 것이 바로 미생물이기 때문이다.김소정 박사는 “아마 미생물이 사라진다면 지구가 마비되지 않을까 생각해 본다”며 웃는다. 미생물에 대한 김 박사의 사랑은 오래전부터 시작되었다. 학부 시절 미생물을 전공한 그녀는 계속 미생물 연구를 진행해왔고, 독특하게 환경과 관련된 미생물 연구를 지속했다. 지질학을 전공하고 미생물 연구를 하는 경우는 많이 있지만, 그 반대로 미생물학을 전공하고 지질학 관련 분야를 연구하는 경우는 드물다고 한다. “미생물 학과를 전공한 후 약대나 의대 쪽 진로를 선택하는 경우가 많아요. 저는 학생 때부터 환경문제에 관심이 많아서 환경오염을 해결 하고 싶은 마음이 있었어요. 화학적 방법, 물리적 처리 방법은 인위적인 방법을 통해 환경정화를 하는 건데, 미생물을 활용하면 친환경적인 방법이 될 거라는 막연한 생각이 있었어요. 그래서 박사학위도 태안 유류 오염과 관련해 유류오염을 정화하는 미생물을 연구했습니다.”미생물과 함께 오랜 시간을 보내고 연구를 해온 김소정 박사에게 미생물이 지닌 매력이 무엇이냐고 묻자, 바로 “매력이요? 엄청나죠!”라는 대답이 돌아온다. 김 박사는 눈빛을 반짝이며 미생물 예찬을 시작한다. “우리 음식 중에서 김치 같은 미생물을 이용한 발효 음식이 있죠. 또 건강을 위해 장내 미생물에 대한 관심이 높아지고, 유산균도 많이 섭취하면서 대중들도 미생물을 쉽게 접하게 되었어요. 지금까지 미생물하면 병원균을 많이 떠올렸는데, 이제는 긍정적인 미생물, 이로운 미생물이 많이 알려지고 있어요. 사실 미생물이 없으면 순환되지 않는 것들이 너무 많습니다.” 미지의 영역, “지구 미생물”한국지질자원연구원에서 미생물 연구를 할 수 있다는 것이 신기하고, 또 감사하다는 김소정 박사. 여러 선배들과 함께 미생물을 연구하고, 자신이 세운 가설이 연구를 통해 사실로 입증될 때 즐거움과 보람을 느낀다고 한다. 특히 올해는 야외 실험이 많아 2달 정도는 이틀에 한 번 정도 출장을 다니곤 했는데, 선배들과 더욱 가까워질 수 있는 계기가 된 것 같아 좋았다고 한다.“미생물을 연구하면서 기억에 남는 것은 다양한 시료를 접할 수 있다는 것입니다. 열수구 시료도 조사해보고, 또 부안의 곰소염전에 직접 가 호염성 미생물을 연구하기도 했습니다. 그 중 남극 미생물 연구가 가장 기억에 남습니다. 외적으로는 미생물 분야에서 권위 있는 저널에관련 연구 내용이 실려서 전세계 연구자들에게 제 연구내용을 소개할 수 있어서 좋았습니다. 그리고 내적으로는 저 스스로가 많은 성장을 할 수 있었습니다. 많은 양의 데이터를 분석하면서 서로 상호관계도 생각해봐야 했고, 새로운 분석 기법들도 익혀야 했어요. 정말 저에게는 많은 가르침을 준 연구였습니다.”해양미생물이나 극지미생물의 경우 연구가 많이 진행되고 있지만 지구미생물에 대한 연구는 최근에 와서야 세계적인 이슈로 떠오를만큼 아직 미지의 영역이다. 특히 땅 속의 미생물의 경우는 알려진 것보다 알려지지 않은 것이 더 많다. “3년 전쯤 땅 속에 미생물이 굉장히 많이 있다는 내용의 연구가 소개되었는데, 그 수치가 지구의 표면보다 훨씬 높았습니다. 이처럼 보이지 않은 곳에서 지구의 순환에 굉장히 큰 부분을 담당하고 있는 미생물이 많이 있습니다. 그리고 그 많은 미생물들이 어떤 역할을 하고 있는지 베일에 쌓여 있기 때문에, 앞으로 제가 연구해야 할 미지의 영역입니다. 우리 연구원에서 이런 연구를 주도적으로 해나갈 수 있으면 좋겠습니다.”전공을 살려 계속해서 지구의 미생물을 연구하는 것이 목표라는 김소정 박사. 현재 진행하고 있는 연구뿐만 아니라 향후에는 지구 생명체의 근원이 되는 미생물을 연구하는 것이 그녀의 바람이다. “처음에는 환경을 살릴 수 있는 미생물을 연구하고 싶어 시작했던 연구가 지금의 미생물 연구로 이어졌네요. 미생물 연구에 대한 기술 발전 속도가 연구자들이 놀랄 만큼 빠르게 진행되고 있는데, 이 속도로 과학기술이 발전하다보면 어쩌면 제가 퇴직하기 전에 화성에 있는 미생물도 연구 할 수 있지 않을까요?”

메디컬 점토 기반 신약개발 연구소기업 추진 및 기술이전 협약식

한반도 동남권(경상도) 지역에는 벤토나이트, 불석(제올라이트), 규조토 등 양질의 광물자원(점토)이 풍부하게 매장돼 있다. 한국지질자원연구원은 지역일자리창출에 기여할 수 있는 과학기술의 적정기술화를 위해 2016년부터 지역 점토와 바이오를 융합하는 메디컬 점토 실증화 연구를 도전적으로 수행 중이다.   한국지질자원연구원(원장, 김복철, KIGAM)은 12월 9일(월) 오후 3시, 포항 테크노파크에서 김복철 원장과 ㈜바이오파머 김원묵 대표이사, 송경창 포항시 부시장, 이임식 대구지방식품의약품안전청장, 양성광 연구개발특구진흥재단 이사장, 송미영 국가과학기술연구회 융합본부장 등이 참석한 가운데, 간암치료제 개발에 활용될 수 있는 벤토나이트-소라페닙 복합체 등 메디컬 점토 기반  신약 후보 물질 5종에 대한 패키지 기술이전 체결식을 가졌다. 기술이전 금액은 총 20억 원의 정액기술료(선급금 3억 원과 마일스톤(단계별 성공보수) 17억 원)이며 특허 재실시(라이센스-아웃) 時 별도의 배분 수당이 있다.  이번 신약 후보 물질들은 국내에서 산출되는 메디컬 점토를 활용하여 개발 되었다는 점에서 의의가 크다. 벤토나이트는 메디컬 점토로 활용될 수 있는 대표적인 국내 광물자원이다. 한국지질자원연구원은 칼슘을 함유하고 있는 국내 벤토나이트가 의약품 원료로 사용하는데 적합하다는 것을 확인하고, 의약품으로 사용할 수 있는 국내 벤토나이트의 산출지와 청정가공공정, 품질분석, 활용기술개발에 관한 연구를 선도하고 있다.  기존 간암 표적항암제(소라페닙)는 용해도가 낮아 체내흡수율이 떨어지는 문제점을 가지고 있다. 벤토나이트-간암 표적항암제 복합체는 국내 벤토나이트에 표적항암제를 분자상태로 담지(擔持)하는 기술로 KIGAM 강일모 박사 연구팀과 서울대 약대 이장익, 김대덕 교수팀의 공동연구를 통해 개발되었으며, 동물시험결과, 복합체의 체내흡수율이 기존 제품 대비 20배 이상 획기적으로 개선됨을 확인했다.  간암치료제 시장은 2018년 3,120백만 달러에서 연평균 10.2% 성장하고 있으며 2023년에는 5,070백만 달러에 이를 것으로 예상된다(Technavio, Global Liver Cancer Drugs Market 2019-2023, 2019). KIGAM은 지역일자리 창출을 위해, 이번 복합체 기술을 ㈜바이오파머에 기술 출자하였으며 내년 초 비임상 시험에 들어갈 예정이다. 또한, 올해 첫 지정된 강소연구개발특구(포항)에 제1호 연구소기업을 설립하기 위한 절차를 진행 중이다.KIGAM 강일모 박사팀과 강남세브란스 송영구 교수팀, 연세대 송윤구 교수팀이 공동 개발한 헬리코박터-파이로리 제균용 후보물질은 국내 벤토나이트에 비흡수성 항생제를 담지하여 위벽에 도포하는 표적치료 기술로, 동물시험결과, 표준 3제 치료법에 비해 항생제 투여 기간과 횟수를 줄여도 우수한 제균 효과를 보였다. 또한, 표준 치료법에 의한 항생제 내성균주에 대한 제균 가능성도 확인됐다.   한편, 이날 한국지질자원연구원은 ㈜바이오파머 본사가 입주한  포항테크노파크 5벤처동에서 연구소기업 설립을 위한 현판제막식행사를 진행했다. 또한, 지난 6월 ‘제약산업 육성 및 지원에 관한 특별법 시행령’이 개정되어 의약품 제조, 수입이 없어도 신약 연구개발을 전문으로  수행하는 기업에 대해 제약기업으로 인정받을 수 있는 제도적 기반이 마련됐다. ㈜바이오파머는 한국지질자원연구원이 개발한 메디컬 점토와  약물(API: Active Pharmaceutical Ingredient)을 결합한 하이브리드形 신약개발 플랫폼 기술을 비즈니스 모델화하여 지속적으로 추진할 계획이다.  한국지질자원연구원 김복철 원장은 “우리나라 벤토나이트는 칼슘 성분을 포함하고 있어 화장품부터 의약품에 이르기까지 첨단 바이오산업에 다양하게 활용할 수 있다”고 말하며, “벤토나이트 원료의약품화를 위한 청정제조공정 개발과 기술 고도화를 통해 국민이 안심하고 사용할 수 있는 의약품 개발을 유도하고 이를 통해 지역경제 활성화에 기여할 수 있도록 모든 연구자가 노력하겠다”고 밝혔다.

언제나 새로운 길, GEO-ICT융합연구팀

전공도 개성도 각기 다른 다섯 명의 남자가 모였다. 소수정예팀의 장점으로 자동차 한 대로 이동이 가능하다는 점을 뽑는 유쾌한 이들. 4차 산업혁명 시대를 맞이해 지질자원연구 분야의 최전선에서 고군분투하며 라이징 스타로 떠오른 GEO-ICT융합연구팀을 만났다. 동료애로 뭉친 끈끈한 문화4차 산업혁명이라는 거대한 패러다임의 변화는 지질자원연구 분야에서도 예외는 아니다. 한국지질자원연구원은 2017년 TF를 구성하고 GEO-ICT융합연구팀을 신설하여 변화에 적극적으로 대응하였다. 단순히 조직을 재구성하고 팀명을 바꾸는 것이 아니라 기존 연구의 틀을 넘어 4차 산업시대에 지질자원 분야에 ICT를 접목하는 형식의 새로운 연구를 하는 팀이 탄생한 것이다.류동우 팀장은 “한국지질자원연구원이 정부출연연구기관 중에서도 손꼽히는 긴 역사를 지닌 반면에, 저희 팀은 그 안에서도 이제 막 2년 차에 들어선 신생조직입니다. 새롭게 생긴 부서인 만큼 구성원 모두가 의욕이 넘치고 열정이 가득합니다.”라며 팀을 소개한다.GEO-ICT융합연구팀이 만들어질 당시 류동우 팀장과 함께 팀에 합류했었던 권지회 박사와 이상호 박사는 최근 가장 즐거웠던 일이 팀에 새로운 팀원 김호림 박사와 안성인 연구원이 들어온 것이라며 입을 모은다. “그동안 세 명이 업무를 맡아 진행하고 방도 각자 따로 혼자 썼었는데, 이번에 김호림 박사와 안성인 연구원이 들어오면서 방도 같이 쓰고, 함께 머리를 맞대고 공감대를 형성하며 연구할 수 있어 즐겁습니다.”처음 시작하는 조직에 인원도 적다 보니 업무를 정리하고 정립해나가는 과정이 쉽지는 않았다고 밝히는 권지회 박사. 하지만 이번에 훌륭한 팀원이 들어오게 되어 GEO-ICT라는 거대 담론 속에서 새롭게 연구를 계획하고 추진해나가는 데 있어 큰 힘을 받고 있다고 이야기한다.GEO-ICT융합연구팀 팀원들의 세부 전공은 모두 다르다. “GEO”와 관련된 분야의 직무를 맡아 진행해왔거나 전공했지만, 지금은 “ICT”라는 새로운 학제가 융합되었다. 본인이 해왔던 분야와 거리가 있지만 과감하게 도전했고 또 치열한 경쟁력을 뚫고 팀에 합류할 만큼 열정과 실력을 모두 갖추고 있다. “최근 사회의 분위기가 개인주의가 심해지고 자신이 맡은 일만 하는 경향이 있는데, 저희는 국민의 명을 받고 수행하는 연구기관인 만큼 대학 연구실이나 일반 회사 조직과는 달라야 한다고 생각합니다. 서로 조언을 해주고, 해결책을 제시해가면서 함께 발전하고 성장해나가는 적극적인 동료의식을 갖추어야 합니다.” 팀을 이루어 나가는데 있어 무엇보다 가장 중요한 것은 동료의식을 갖는 것이라고 강조하는 류동우 팀장. 그는 올해 새로 팀원이 된 김호림 박사와 안성인 연구원뿐만 아니라 기존 멤버인 권지회 박사, 이상호 박사 모두 요즘 사람들답지 않게 적극적인 자세로 솔선수범하며 책임감을 지니고 있어 지금 GEO-ICT융합연구팀만의 끈끈한 팀 문화가 만들어졌다고 이야기한다. 미지의 세계를 향한 도전새롭게 GEO-ICT융합연구팀에 합류한 안성인 연구원은 팀원 모두가 GEO-ICT융합이라는 미지의 세계에서 어디로 나아가야할지에 대한 방향성을 확실히 알고 있는 상태에서 한 걸음 한 걸음 개척해나가며 발전해나가는 모습이 인상적이었다고 한다. 안성인 연구원 역시 앞으로 팀에 잘 녹아들어 함께 GEO-ICT의 최전방에서 활약하겠다는 다짐을 밝힌다. 김호림 박사도 함께 일하게 된 팀장님과 팀원들로부터 기존에 알지 못했던 다양한 분야에 대해 배우고, 또 성장하고 있다. “저희가 전공이 각자 다르다 보니 서로 부족한 부분은 도와주고, 끌어주면서 협업해나간다는 장점이 있습니다. GEO-ICT라는 분야가 현재 팀원들뿐만 아니라 연구원 내부의 다른 연구진과도 함께 호흡하고 융합해 더 큰 시너지를 낸다는 점을 비추어 볼 때 이러한 협업이 많은 도움이 될 것이라고 생각합니다.” 김호림 박사는 GEO-ICT융합연구팀은 굉장히 도전적인 연구를 수행하는 팀이라고 이야기하며, 함께 하는 동료들이 가진 능력이 워낙 출중하다 보니 많은 것을 배울 수 있는 기회가 되어 즐겁다며 웃는다. 4차 산업시대 주역을 꿈꾸다GEO-ICT융합연구팀은 팀명 그대로 지질자원기술과 정보통신기술을 융합하는 연구를 수행하고 있다. 하지만 지질자원기술과 정보통신기술의 분야가 광범위 한 만큼 GEO-ICT융합연구팀의 연구 영역 역시 광범위하다. 단순히 기존의 지질자원 연구 분야에 대한 정보를 제공하거나, 각 분야가 융합되는 것에 머무는 것이 아니라 그보다 한단계 더 나아간 지점을 바라보고 있다. 류동우 팀장은 “GEO-ICT가 ICT를 단순히 지질자원 분야에 적용하는 활용기술에 머물지 않고 하나의 융합 학문 분야로 발전하기 위해서는 지질자원 분야의 학제를 유지시켜 온 기초 분야의 지속적인 발전이 함께 이루어져야만 가능하다”고 얘기한다.“GEO-ICT가 지향하는 바는 단순히 지질자원 분야와 관련된 정보를 제공하는 것에서 그치지 않고, 정보의 수집 - 전송 - 처리 - 분석 및 진단으로 이어지는, 지질자원 분야 시스템과 연결되어 이를 관리할 수 있는 일련의 정보관리체계를 구축하는 것입니다. 이해를 돕기 위해 이러한 시스템을 인체에 비유할 수 있습니다. 시각, 청각, 촉각과 같은 감각기관들이 정보를 수집하고 그 정보가 신경계를 통해 뇌에 전달되면, 뇌는 그것을 토대로 외부 세계를 파악하고 판단을 하죠. GEO-ICT의 연구는 이러한 방식으로 지질자원분야에 기능화되어 동작하는 체계를 구축하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이 때 센서망이 감각 기관의 역할을, 인공지능 기술이 뇌의 역할을 수행하게 됩니다. 빅데이터 기술은, 센서망이 수집하는 방대한 정보를 뇌가 효과적으로 처리할 수 있도록 관리하는 역할을 하고요.”즉 센서 네트워크를 구축, 지구로부터 정보를 취득, 전송 및 집결시키고, 이렇게 집결된 정보들을 바탕으로 지오사이언스의 관점에서 해석, 진단, 예측하고, 더 나아가 제어할 수 있는 일련의 시스템을 구축해 나가는 것이다. 사실 도시환경에서 동작하는 일반적인 사물인터넷과 달리, 지구는 정보를 획득, 관리하기에 좋은 환경은 아니다. 그래서 어떻게 하면 지구로부터 효과적으로 정보를 획득하고, 또 그것을 효율적으로 모아 정돈할 수 있는지에 대해 이상호 박사 연구의 방점이 찍혀 있다면, 권지회 박사, 김호림 박사, 안상인 연구원은 모여진 정보를 기존에 알고 있었던 지구과학적 지식 및 인공 지능 기술을 바탕으로 어떻게 하면 효율적으로 활용할 수 있는지에 대한 연구를 진행하고 있다. 사물인터넷, 빅데이터, 인공지능과 같은 분야를 지질자원 분야에 접목하여 활용할 수 있는 방안에 대해 연구한다. 지질자원기술과 정보통신기술의 융합을 통해 지질자원 분야와 관련된 사회 현안들에 대한 해결 방안을 찾고, 더 나아가 한국지질자원연구원의 공공서비스 강화에 이바지한다는 비전을 갖고 있다.GEO-ICT는 4차 산업혁명이라는 키워드와 분리해 생각할 수 없다. 그래서 GEO-ICT융합연구팀은 새롭게 도래한 4차 산업의 시대, 더 나아가 앞으로 다가올 5차 산업시대에서도 지질자원 분야의 주역을 꿈꾼다.“우리가 흔히 지질자원 분야는 지질은 과학, 자원은 공학 그리고 ICT는 기술이라고 이야기하는데, 정의도 다르고 역할도 모두 다릅니다. 저희 GEO-ICT융합연구팀에서는 기존의 보고서 형태의 결과물이 아닌 유형의 산출물을 개발해내는 것을 목표로 하고 있습니다. 연구는 결국 개발을 위한 준비작업이기 때문에 저희는 개발자의 역할에 집중해 지금까지 지질자원 분야에는 없었던 새로운 길을 찾아내고 개척해 나가려 합니다.”

바닷속의 잠재된 위험을 밝혀라, 해저단층연구

기상청에서 공개하고 있는 지진 규모별 순위에 따르면 상위 14개 중 8개가 해양에서 발생할 정도로 우리가 일반적으로 알고 있는 것보다 많은 지진이 해양에서 발생하고 있다.바닷속의 잠재된 위험을 밝혀라해저단층연구Writer. 이광수(해저지질탐사연구센터 박사) 본격적 해저활성단층 연구의 시작해저단층이란 해양의 지각이 지구 내부의 움직임 및 힘에 의해 깨어져 지반이 어긋나면서 발생하는 지질구조를 의미한다. 이러한 해저단층은 전 지구적인 맨틀 및 지각의 움직임과 관련 있으며, 해저지진 및 해저화산에 수반되어 나타나기도 한다. 해저단층은 구조적 특징에 따라 육상 단층과 같이 정단층, 역단층, 수평단층 등 다양하게 분류된다.2016년 9월 12일 경주 인근에서 국내 지진 관측 상 최대 규모인 5.8의 강진이 발생했다. 기상청에서 공개하고 있는 1978년 지진관측소 측정 이후 지진크기 순위에 따르면 상위 14개 중 8개가 해양에서 발생할 정도로 우리가 일반적으로 알고 있는 것보다 많은 지진이 해양에서 발생하고 있다. 또한 2011년도 동일본 대지진 이후 지진 발생 빈도 및 규모가 증가 추세에 있어 향후 경주 지진과 유사한 대규모 지진 발생 가능성이 점차 높아지고 있다. 특히 원전 등 핵심시설이 밀집된 한반도 남동부 지역(육상 및 해상 포함)은 지진 발생 빈도/규모가 증가하고 있으며, 지진 발생과 연계된 대규모 단층의 존재 가능성이 높은 지역이다.그럼에도 불구하고 육상에 비해 해양에 분포하고 있는 주요 단층의 분포현황, 규모, 활성 유무, 육상 단층과의 연계성에 대한 연구는 전혀 진행되지 못하였다. 반면, 미국, 일본 등 지진 위험성이 존재하는 선진국의 경우는 자국의 해저 단층 지도 제작 및 위험 등급 분류를 통해 원전 및 해양 핵심시설의 건설 지역 선정 시 가장 중요한 자료로 활용하고 있다.일본은 지질조사소 주도로 지진, 화산, 단층 등 지구조 관련 지질재해를 계속적으로 연구해 왔다. 1975년 동경대학교에 활성단층 연구회를 설립하여 일본 주변 해역에 대한 활성단층 분포도(1:200,00 및 1:1,000,000) 등 각종 지질재해도를 발간하였다. 1980년도에 전국을 대상으로 “일본의 활단층”을 발간한 이후로 1991년도에 개정판, 2002년도에 “활단층 상세디지털 맵”을 발간하였다. 하지만 일본 역시도 2007년 이시카와 현 노토반도 지진과 니가타 현의 주에쓰 해상지진이 발생하여 막대한 피해를 주기 전까지는 해저단층에 대한 연구는 비교적 소홀했다. 하지만 이후 해저에 발달한 해저단층의 육상 연계성이 크고 대규모 단층이 해저에 발달하고 있음을 인지하여 2008년부터 AIST(산업기술총합연구소)는 일본지질조사소의 다학제간 과제로 “연안지역 지질과 활단층 조사”를 출범시켰다. 그리고 2009년도에는 미래성장을 위한 과학기술정책 주요 과제에 활성단층 조사 및 대규모 해구형 지진관측 연구를 포함시켰다.미국은 지질조사소(USGS: United States Geological Survey)를 중심으로 해저지진 및 단층, 그리고 해저산사태에 대한 연구를 전 세계를 대상으로 하는 대규모, 각 주를 대상으로 하는 중규모, 미국 서부 및 중남미 연안을 대상으로 하는 소규모 연구로 나누어 수행하고 있다. 또한 별도의 연안 해저지질 프로그램을 만들어 미국의 11개 지역별 연구소에서 지구과학 전반에 걸친 지질재해 연구를 수행하고 있으며 이러한 자료를 취합하여 미국 전해역에 대한 단층 지도를 만들고 발생 시기별로 분류하고 있으며, 해저단층 지도는 웹기반 데이터베이스 시스템을 통해 단층 분포를 누구나 쉽게 확인 할 수 있도록 대국민 정보제공 시스템을 운용하고 있다.한국의 경우는 일본, 미국 등 지진 발생 가능성이 높은 국가들에 비해서는 그 동안 연구가 미비한 실정이다. 우리 연구원은 1975년부터 국내 해역의 광역 해저 지질도 작성 사업을 통해 일부해역에서 지구물리자료를 이용한 해저 단층대 일부를 확인 하였다. 그 후 2005년부터 수행한 연안지질 위험요소 사업을 통해 동해 및 서해 연안을 대상으로 해저 지질위험요소를 파악하기 위한 광역 조사를 수행하였으며, 이를 통해 해저활성 단층의 존재를 일부 파악 하였다. 우리 연구원 외에도 기상청과 한국해양과학기술원은 지진기술개발 사업의 일환으로 제한적인 탄성파자료를 이용해 국부적인 해저단층 분포를 확인하였다. 하지만 이러한 사업 및 연구에서 파악된 해저단층은 한반도 해저단층 지도를 만들기에는 턱없이 부족한 실정이다. 이에 따라 최근 발생한 강진에 따른 국민의 불안감을 해소하고 국가 주요 시설에 대한 안정성을 재평가하기 위한 한반도 주변 해저단층 지도를 제작하고자 2018년부터 해양수산부 국가연구개발사업으로 한국지질자원연구원이 해저활성단층 연구를 본격적으로 시작하게 되었다.한반도 해저단층지도 제작을 위한 노력해저활성단층 연구의 목적은 한반도 주변 해저단층의 분포와 활동특성을 분석하고 해저단층과 육상지질구조선과의 연계성을 파악할 수 있는 해저단층 지도를 제작하는 것이다. 연구의 핵심 내용은 해저단층 분포와 특성을 파악하기 위한 해양 탄성파 탐사·분석 연구, 육상의 주요 단층 구조선과 연계된 해저단층의 유무 및 특성 분석, 해저단층의 활성여부와 해저지형의 안정성을 평가, 한반도 주변 해역 해저활성단층 연구의 중장기 로드맵을 제시하는 것으로 구성되어 있다. 해저활성단층 연구는 우선적으로 기존 탄성파 및 지구물리 탐사자료를 종합하여 육상-해양의 주요 지질구조를 파악하고 가장 적절한 탐사방법을 검토하는 것에서부터 시작한다. 이후 해저단층의 공간적 분포 현황을 파악하기 위해 광역 탄성파 탐사를 진행하고, 일부 주요 해저단층에 대해서는 3D 탄성파탐사를 통해 보다 정밀한 해저단층의 분포를 확인한다. 육상의 주요 지질구조선의 해양 연계성 파악을 위해서는 연안육역에 대한 육상단층 조사와 육상-해양 융복합 탄성파 탐사 등을 수행한다. 이렇게 확인된 해저단층은 활동 시기를 파악하여 활성 유무를 밝히기 위해서 해저면으로부터 50m 이상의 퇴적물 시료를 획득하고 연대를 측정한다. 이를 통해 최종적으로 한반도 주변 해저단층 지도를 완성하게 된다.단층 조사는 기본적으로 단층이 존재하는지, 존재한다면 얼마만큼의 길이를 가지고 있는지, 단층의 발생 시기가 언제인지를 파악하는게 가장 중요하다. 이러한 측면에서 보자면 해저단층의 존재 유무와 길이는 육상에 비해 비교적 파악하기 용이하다. 해저에 존재하는 단층을 파악하기 위한 조사는 해양 탐사선을 이용한 탄성파 탐사를 중심으로 수행된다. 해양 탄성파 단면에서는 단층에 의해 기반암과 지층에 나타나는 어긋남이나 지층의 단차를 쉽게 파악 할 수 있다. 또한 조사 측선 간격에 따라 다르지만 비교적 정확하게 단층의 수평적 분포 특성을 파악하여 단층 길이를 알 수 있다. 다만, 해양 탄성파 탐사는 음파를 발생시키는 음원의 주파수 크기에 따라 투과심도와 해상도가 달라지기 때문에 단층 특성에 따라 탐사 방법을 달리하여 적용하여야 하는 어려움이 있다. 한국지질자원연구원에서는 탐해2호에 장착된 Air-gun, Sparker, Mini Gi-gun의 다양한 주파수대역의 음원을 이용한 다중채널 탄성파 탐사와 Chirp을 이용한 고해상도 지층 탐사, Multi-beam 음향 수신기를 이용한 정밀 해저지형 탐사에 대한 우수한 기술력을 확보하고 있고 이러한 복합적인 탐사를 통해 해저에 발달하고 있는 단층을 찾고 수직·수평 길이를 파악한다. 단층의 유무와 길이를 비교적 용이하게 파악하는 것과는 달리 해양에서 단층의 발달 시기를 규명하는 것은 매우 어려운 일이다. 해양에서 단층의 발달 시기를 규명하기 위해서는 시추를 통해 퇴적물을 회수하고 연대를 측정해야 하는데 해양 시추는 비용이 아주 많이 들고 기술적으로도 육상에 비해 훨씬 어렵다. 이러한 이유로 해양에서는 육상만큼 많은 시추를 할 수 없기 때문에 시추 위치 선정이 매우 중요하다. 해저에서 회수된 퇴적물 코어는 실험실로 옮겨져 코어 주상도 작성, 물성 측정, 연대 측정 등 다양한 분석들이 수행되고 이러한 분석 결과를 통해 해저단층의 특성과 발생 시기를 규명한다. 해저단층에 대한 궁금증 해소 기대 최근 우리 연구원은 해저단층 조사를 통해 양산단층의 연장에 있는 해저에서 일부 단층의 존재를 확인하였으며 정확한 단층 연장성을 확인하기 위한 연구를 계속 진행하고 있다. 또한 이전에 발견하지 못한 중소 규모의 단층들을 새롭게 찾아 분포도를 작성하였다. 이들 단층들 중 일부는 육상 인근 연안에서 확인하였고 육상 단층과의 연계성을 파악하고 있다. 울진에서 포항 인근까지 동해에 남북으로 길게 분포하는 후포단층은 대규모 단층임에도 불구하고 정확한 길이, 분포 특성, 발생 시기, 활동성 유무가 그동안 밝혀지지 않았지만, 이번 우리 연구원의 해저단층 연구를 통해 후포단층에 대한 지질학적 궁금증을 상당히 해소할 수 있을 것으로 기대한다.이러한 해저단층 연구를 통해 제시되는 결과들은 향후 국내해역 해저지질재해 위험등급 분류 및 안정성 평가 자료로 활용되어 국가 기반 시설물의 지질 및 지진학적 안정성 확보와 관련 정책 수립의 기초자료가 될것이다. 또한 원자력 발전소 등 국가핵심시설 건설을 위한 부지선정 시지질위해요소 유무를 포함한 지반 안정성 평가의 중요 자료로 활용할수 있다. 그뿐만 아니라 향후 발생 가능한 해저지질재해에 대한 체계적인 대비전략 수립과 효율적인 방제 대책 마련을 통해 국가 경제적 손실을 최소화하고 인명 피해를 막는데 이바지할 수 있을 것이다. 게다가 해양 환경 요소의 시·공간적 변화를 효과적으로 모니터링하고, 예측되는 정보를 시의 적절하게 수요자에게 제공함으로써 자연재해 예방, 지구환경변화 예측, 해양환경보전 등에 활용하고, 어업, 해운, 관광 등 각종 해양 산업 활동의 의사결정에 상시로 지원할 수 있을 것으로 기대된다.