[인터뷰]이조원 나노종합기술원장 “나노메디컬 디바이스로 반도체 산업 미래 연다”

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이조원 나노종합기술원 원장. 사진출처=나노종합기술원
<이조원 나노종합기술원 원장. 사진출처=나노종합기술원>

나노종합기술원은 반도체 테스트베드다. 나노메디컬 디바이스 개발과 사업화 지원을 강화하고 나섰다. 구축한 인프라와 센서, 나노바이오 기술이 융합 연계하면 바이오칩 및 진단기기 연구개발(R&D), 시제품 생산 등 사업화를 위한 전주기 지원이 가능할 것으로 예상하기 때문이다.

해외에서는 본격적인 연구가 시작되고 있다. 미국은 의료 분야 적용을 위해 반도체연구협회(SRC)를 중심으로 과학연구재단(NSF), 국가표준연구소(NIST)가 공동 투자 형태를 통해 반도체를 접목한 기술 프로젝트를 준비하고 있다. 앨런연구소 등 기업들은 반도체 센서칩 위에서 DNA를 감지하는 제품도 개발하고 있다. 이 같은 시도는 나노메디컬 디바이스의 반도체 접목이 의료산업, 실버산업 등의 경쟁력을 크게 올릴 수 있는 핵심 기술이 된다고 판단에서 기인한다.

이조원 나노종합기술원 원장은 무어의 법칙 한계 봉착으로 미래가 불투명한 반도체 산업에 새로운 기회의 장이 될 것으로 내다봤다. 이 원장을 만나 나노메디컬 디바이스 사업에 뛰어든 배경과 관련 시장 대응을 위한 지원 계획이 무엇인지 들어봤다.

-나노메디컬 디바이스란 무엇인가.

▲현장에서 진단, 처방을 할 수 있는 반도체 공정 기반의 나노바이오센서 및 칩을 의미한다. 코로나19와 같은 고감염성 질병에 따라 건강관리 개념이 상시, 예측, 예방 관리 개념으로 변화하고 있다. 이 때문에 미래 헬스케어 산업은 병원 중심에서 가정, 상시 개념의 건강관리가 가능한 토털 라이프케어 구현으로 패러다임이 바뀔 것이다. 이를 위해서는 소형화, 저전력화, 초고감도가 가능한 반도체 공정기반 나노바이오 센서·칩 기술이 필수다. 이를 사물인터넷(IoT)과 연계한 새로운 나노메디컬 디바이스로의 발전이 예상된다.

나노종합기술원 나노메디컬 디바이스 코어 플랫폼 및 솔루션 기술. 사진출처=나노종합기술원
<나노종합기술원 나노메디컬 디바이스 코어 플랫폼 및 솔루션 기술. 사진출처=나노종합기술원>

-나노종합기술원이 뛰어든 이유는.

▲나노메디컬 구현을 위한 핵심플랫폼 기술로는 다양한 원천기술과 연계가 가능한 단위기술 모듈화, 바이오물질을 반도체에 직접 접속하는 인체 인터페이싱 등이 필요하다. 이를 제품 수준으로 구현하려면 특화된 나노인프라가 뒷받침돼야만 한다. 일본 수출규제와 코로나19 등으로 공급 사슬 붕괴를 경험했듯이 하이테크 품목의 무기화 가능성이 높아지는 만큼 미래의 세계시장이자 인류 복지증진에 파급효과가 매우 클 것으로 예상되는 헬스케어 소재·부품·장비 공급망 확충이 절실한 시점이다. 나노메디컬 디바이스 및 시스템 구현을 위한 클린룸과 장비구축을 통한 기업 및 연구자 대상 기술개발과 상용화 지원은 중요한 과제다. 나노종기원에는 12인치 반도체 테스트베드 인프라를 구축 중이며, 센서 및 나노바이오 인프라를 구축한 상태다. 이를 활용해 반도체, 센서, 나노바이오 기술이 융합 연계한다면 바이오칩, 진단기기 R&D, 시제품 생산, 시험평가, 생산지원 등 사업화를 위한 전주기 사업이 가능할 것으로 생각된다.

-나노메디컬 디바이스와 관련 국내외 개발현황은 어떠한가.

▲최근 대유행 고감염성 질병 및 초고령화 사회 도래, 비대면 등으로 건강관리 수요가 증가하면서 예방과 상시적 건강 보건의 중요해지고, 치료방법 간 네트워크 개선, 원격 모니터링, 데이터 관리 등 현장형 체외진단 테스팅 빈도가 증가하고 있다. 다시 말하면 4차 산업혁명 시대 헬스케어 산업의 미래는 병원 중심의 질병진단 서비스에서 개인 맞춤형 및 현장형 질병진단 서비스로 변화하고 있다. 이 분야에는 반도체 공정을 기반으로 하는 기술과 접목하면 비혈액 생체시료 내 일병 위험인자 고감도 검출, 위험인자 정량 분석, 실시간 감별을 가능하게 할 수 있어 새로운 형태의 진단기기 제품 구현이 가능하다. 현재 진단기기는 소형화, 자동화, 검사 효율성, 모듈화, 경제성, 사용자 편의성, 심미성 등을 주요 이슈로 제품개발이 진행되고 있다. 특히 체외 진단기기의 검사 소요시간 단축 필요성 증가로 연속 측정이 가능한 헬스케어 센서를 활용한 체외진단기기 제품과 서비스가 요구되고 있다. 차세대 염기서열 분석 및 기타 독창적인 유전체 분석기술 적용 시 분자수준 진단이 가능해져 체외진단기기 시장은 더 성장할 것으로 보인다. 일례로 미국은 SRC를 중심으로 과학연구재단, 국가표준연구소가 공동 투자 형태를 통해 바이오에 직접 반도체를 접속화한 기술 프로젝트를 준비 중이며, 내년부터 본격적인 연구가 시작될 예정이다.

나노종합기술원 반도체 공정 기반 나노메디컬 디바이스 비전과 추진전략표. 사진출처=나노종합기술원
<나노종합기술원 반도체 공정 기반 나노메디컬 디바이스 비전과 추진전략표. 사진출처=나노종합기술원>

-나노종합기술원의 지원계획은.

▲나노종기원은 미세유세칩 기반 일체형 분자진단·면역진단 디바이스 및 시스템 개발을 위해 대학, 출연연, 기업, 병원과 협력 연구를 지속 추진해왔다. 앞으로는 미래 헬스케어 어젠다와 반도체 공정 기반 바이오·헬스케어 분야 주요 이수에 대한 산·학·연·병 인프라 소속 전문가 의견을 청취, 현장 목소리가 반영된 플랫폼과 연계 솔루션 기술 분야를 도출하는 데 지원할 계획이다. 초고감도 바이러스 검출과 같은 나노기술 기반 팬데믹 대응 제품이나 휴대용 초음파 디바이스, 현장형 스마트진단기기, 라이프케어 센싱시스템, 인체 삽입형 메디컬 디바이스 분야에 나노종기원의 반도체 기술과 장비를 활용한다면 나노메디컬 디바이스 상용화를 위한 인프라와 핵심 플랫폼을 확보할 수 있다. 나노종기원은 이를 위해 반도체 공정기반 나노메디컬 디바이스 개발, 의료현장형 정보통신기술(ICT) 융·복합 체외진단 시스템 고도화 사업, 정밀의료기술 초융합 상용화지원 플랫폼 구축 사업을 추진하고 있다.

-나노메디컬 디바이스의 미래를 어떻게 전망하는가.

▲개인 맞춤형 나노메디컬 디바이스와 상시진단 기술 분야는 향후 나노기술(NT), 생명공학기술(BT), 정보기술(IT), 인지과학(CS)까지 연결되는 융합의 대표 연구 분야가 될 것이다. 특히 바이오와 반도체를 접목한 융합기술을 통해 인체의 장기, 세포 등에 직접 부착, 진단·치료·관리 기능을 갖춘 삽입형 나노메디컬 디바이스가 미래 모습이 될 것으로 본다. 이는 뇌 신호를 측정하고 디지털 신호로 변환하는 '브레인-컴퓨터 인터페이스(BCI)' 실현에도 크게 기여할 것으로 기대한다. 이를 위해서는 메디컬 디바이스뿐 아니라 초소형·절전, 고속신호처리가 가능한 반도체 소자개발도 매우 중요한 이슈가 될 것이다. 또 온라인 의료서비스 수요 급증에 발맞춰 스마트 커넥티브 기술 개발을 위한 인프라 구축과 기술개발이 지속돼야 한다고 본다. 우리나라는 정보통신기술과 반도체 강국으로 의료진단과 헬스케어 서비스 분야에 세계적인 경쟁력을 갖출 수 있는 잠재력을 보유하고 있다. 나노메디컬 디바이스 반도체 접목은 향후 부가가치가 큰 의료산업, 실버산업 등의 경쟁력을 크게 올릴 수 있는 핵심기술이 될 것으로 내다본다. 또 무어의 법칙 한계 봉착으로 미래가 불투명한 우리나라 반도체 산업에 새로운 기회의 장이 될 것이다. 장기적이고 지속적인 국가 차원의 지원 정책이 필요하다.

◇이조원 나노종합기술원 원장은.

한양대 금속공학과를 졸업하고 미국 펜실베이니아주립대에서 금속과학 석·박사 학위를 받았다. 삼성종합기술원 신소재연구실장과 과학기술부 21세기 프런티어사업단 테라급 나노 소자개발 사업단장을 역임했다. 지난해 9월 나노종합기술원 6대 원장에 취임한 후 반도체·센서를 비롯한 첨단 요소 관련 산학연을 지원해 기술 집적화와 고부가가치화에 힘쓰고 있다.

[인터뷰]이조원 나노종합기술원장 “나노메디컬 디바이스로 반도체 산업 미래 연다”

충청=강우성기자 kws9240@etnews.com