암 치료에서 로켓 기술까지, 삼성휴먼테크논문대상 30주년을 빛낸 수상자 2인을 만나다

▲ 고교 부문 금상 수상자인 최현 군(왼쪽)과 대학 부문 대상 수상자인 김진우 씨(오른쪽)

국내에서 유일하게 고등학교와 대학교, 대학원의 과학 인재들이 모두 참여해 창의적인 연구 아이디어를 뽐낼 수 있는 글로벌 학술대회가 있다. 바로 ‘삼성휴먼테크논문대상’이다.

올해로 30주년을 맞은 삼성휴먼테크논문대상은 과학기술 분야의 우수 인재를 발굴하고 육성하기 위한 삼성전자의 ESG 활동으로, 1994년부터 현재까지 제출된 논문만 총 37,847편, 연평균 1,262편에 이른다.

삼성전자 뉴스룸은 7일 서울 강남구 삼성금융캠퍼스에서 개최된 삼성휴먼테크논문대상 시상식 현장을 찾아 암 치료의 새로운 가능성을 연 대학 부문 대상 수상자 김진우(DGIST) 씨와 한국의 ‘스페이스X’를 꿈꾸는 고교 부문 금상 수상자 최현(용산고등학교) 군을 만나 수상 논문에 얽힌 이야기를 들어봤다.

 ‘암투병어머니를보살피며키운암치료의꿈’ 대학부문대상김진우씨

김진우 씨의 논문 주제는 ‘초음파 조직 투명화 기술을 이용한 광 치료 깊이 증가 기술개발’이다. 빛으로 암세포를 죽이는 ‘광열 치료‘는 대표적인 레이저 치료법 중 하나이지만, 빛이 생체 조직 내에서 산란해 피부 깊숙이 침투하지 못한다는 단점이 있어 심부 조직 치료에는 어려움이 있다.

김 씨의 ‘초음파 조직 투명화 기술’은 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술이다. 생체 조직에 영향을 주지 않을 정도로 낮은 초음파 에너지를 레이저의 진행 경로에 비춰 공기 방울 구름을 생성함으로써 일시적으로 광 산란을 무시하고 빛의 투과 깊이를 증가시킨다. 빛의 투과 깊이를 늘려 심부 조직을 치료하는 것이다. 여기서 더 나아가, 이 기술을 임상에 적용할 수 있도록 의료용 기구(핸드 피스)를 개발했다. 생체 내 실험을 통해 암 치료뿐 아니라 미용 치료 등 다양한 활용의 가능성을 제시했다.

▲ 선행연구로서 삼성미래기술육성사업을 통해 진행했던 광-초음파 현미경 기술 관련 실험

전자전기컴퓨터공학 전공생으로서 의료 기술을 연구하려다 보니 난관이 많았다. “연구 과정에서 직접 흑색종 암세포를 배양해야 했는데 바이오 분야 전공자가 아니라 세포를 다루는 작업에 어려움이 있었다”고 당시를 회상하며 “하지만 선행 연구로 쌓인 데이터가 있었고, 주변 선후배를 통해 알게 된 세포 배양과 핸들링, 주입 방법 등 연구 교육이 큰 도움이 되었다”고 덧붙였다.

이전에 그는 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아 광–초음파 관련 현미경 기술을 연구한 바 있다. 이번 연구는 해당 선행 연구를 치료법으로까지 발전시킨 논문이다. 그는 “선행연구가 암세포와 같은 미세 조직 구조정보를 고해상도, 고대조도 영상으로 제공해 줌으로써 빛을 이용한 영상 기술의 한계를 극복했다면, 이번 연구는 보다 깊은 영역의 치료를 가능하게 함으로써 빛을 이용한 치료 기술의 한계를 극복해 냈다”고 밝혔다.

▲ 향후 연구 목표를 발표하고 있는 김진우 씨

그가 다양한 기기를 다루는 전자전기컴퓨터공학을 전공하면서 특별히 초음파 의료기기 분야를 연구하게 된 계기는 무엇일까? 그는 “어렸을 때 어머니께서 갑상선 암으로 투병하셨고 병원에서 함께 긴 시간을 보내면서 의료기기에 자연스럽게 관심을 두게 됐다”며 “초음파는 태아 또는 임산부에게도 사용할 수 있을 정도로 인체에 무해한 기술이고, 인체에 삽입하지 않고 외부에서 진단, 치료 모두 활용할 수 있다는 점이 매력적으로 다가왔다”고 말했다.

김진우 씨의 가까운 목표는 치료와 동시에 치료 부위를 모니터링할 수 있는 기술을 개발해 환자의 부담을 덜고 치료의 안정성을 보장하는 것이다. 나아가 “연구자이면서 교육자인 교수가 되어 새로운 개념과 기술을 개발하고 지식을 학생들에게 전달하면서 다음 세대를 위한 일을 하고 싶다”고 꿈을 밝혔다.

‘우주에꽂힌고등학생, 로켓 엔진 추력의 비밀을 밝히다’ 고교 부문 금상 최현 군

최현 군의 논문 주제는 ‘KNSB고체연료 코어의 표면적에 따른 엔진 추력 비교’이다. 이를 간단히 설명하면 로켓을 발사하는 힘(추력)이 연료의 표면적에 비례한다는 사실을 규명한 것으로써, 앞으로 우주 산업에서 발사 비용 감소와 발사체 크기 증대 등에 응용될 수 있을 것으로 기대되는 연구이다.

어린 시절부터 ‘아르테미스 프로젝트’, ‘나로호’, ‘누리호’ 등을 TV로 접했다는 최 군은 로켓에 남다른 흥미를 느끼며 우주 공학자의 꿈을 키웠다. 이후 “자유 주제로 연구보고서를 작성하는 학교 프로젝트가 있길래 로켓을 직접 만들어 봐야겠다고 생각했다”고 연구 계기를 밝혔다.

그러나 연구 진행 과정에서 여러 어려움이 있었다. 실험 환경이 잘 갖춰진 과학고와는 달리 그가 재학 중인 일반 고등학교는 연구 여건이 열악했고, 지원받은 금액만으로는 엔진 제작이 어려웠기 때문이다. 그는 한정된 자원 안에서 어떻게 멋진 로켓을 만들 수 있을지 고민했다.

▲직접 설계한 로켓 엔진에 실제 연료를 넣고 로켓 연소를 시도해 본 순간

▲함께 로켓을 연구하는 용산고등학교의 ‘항공우주공학동아리(명칭: 이카루스)’ 학생들

그는 국내외 자료 검색과 많은 실험을 통해 같은 연료량 대비 더 좋은 성능을 낼 수 있는 방법을 찾아냈다. 연료의 표면적이 일정 비율로 증가할 때 로켓의 최고 추력과 상승 속도가 증가한다는 사실을 입증해 낸 것이다. 그는 “로켓 방정식을 활용해 최고 고도와 초기 운동에 미치는 영향을 계산한 결과, 연료의 표면적이 이러한 성능에 큰 영향을 미침을 확인했다”며, “이러한 연료 표면적의 중요성을 강조하고, 새로운 형태의 로켓 연료를 제안했다”며 논문 내용을 설명했다.

연구를 진행하면서 얻은 예상 밖의 성과도 있다. 그는 “삼성휴먼테크논문대상에 지원할 정식논문을 쓰면서 학교와 선생님의 응원을 받아 항공우주공학동아리(명칭: 이카루스)를 새롭게 꾸렸다”며, “3명이 시작한 로켓을 향한 도전이 이제 13명의 도전이 되었다”고 뿌듯함을 내비쳤다. 또한 “우리가 직접 설계한 로켓 엔진에 실제 연료를 넣고 처음 시험해 볼 때의 기분을 잊지 못한다. 엔진이 점화되고 엄청난 굉음과 함께 엔진이 연소할 때 짜릿함과 함께 로켓에 대한 확신을 얻었다. 이후 이 느낌은 연구를 지속하게 하는 원동력이 되었다”고 덧붙였다.  

▲ 연구 과정에서 겪은 어려움을 발표하고 있는 최현 군

향후 이 기술이 우주 산업에서 어떻게 활용될지를 묻는 질문에 그는 “로켓/발사체 분야에 이 기술을 활용한다면 더 적은 연료로 같은 성능을 내는 로켓을 제작할 수 있을 것이다”며, “로켓 발사 시 발생하는 기체 발생량을 줄여 우주 개발 환경 문제 해결에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

최현 군은 올해 로켓 발사를 목표로 연구를 지속할 계획이다. 그는 “엔진의 추력 방향을 조절하는 TVC 시스템 개발, 로켓 단 분리 기술 개발 등 다양한 과제에 도전하고, 고교 졸업 이후에도 우주 공학을 깊게 공부해 한국항공우주연구원 등 국내 우주 연구기관에서 일하고 싶다”며 “대한민국이 세계 4대 우주 강국으로 도약할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 당찬 포부를 밝혔다.

“자신의 연구나 논문을 의심하지 말고 믿으세요”

▲ 삼성휴먼테크논문대상에 도전할 후배들에게 조언을 건네는 두 수상자

마지막으로 두 사람에게 ‘이 대회에 도전하는 분들께 들려주고 싶은 조언’을 물었다. 김진우 씨는 “연구하다 보면 ‘내가 잘하고 있나?’라는 의문이 들 때가 있다. 이때 스스로를 의심하지 말고 계속해서 노력하고 정진하다 보면 꿈같은 일이 펼쳐질 것이다”라고 응원했다. 최현 군도 “자신의 연구나 논문을 의심하지 말고 믿으라고 말해주고 싶다. 연구했다는 그 자체만으로 충분히 가치가 있으며, 연구에 확신을 가지고 삼성휴먼테크논문대상에 과감히 도전하기를 바란다”고 말했다.

▲ 30주년을 맞이한 삼성휴먼테크논문대상 시상식 현장

▲ 축하 인사를 전하는 삼성전자 한종희 대표이사 부회장

고교∙대학 2개 부문에 걸쳐 진행된 시상식에서는 총 402편의 초록 심사 결과를 거쳐 최종 115편의 논문이 수상작으로 발표됐다. 대학 부문에서는 대상 1편, 금상 9편, 은상 19편, 동상 21편, 장려상 28편이, 고등학교 부문에서는 금상 5편, 은상 9편, 동상 11편, 장려상 12편이 수상했다.

시상식엔 삼성전자 한종희 대표이사를 비롯한 사장단과 박장희 중앙일보 대표이사, 주요 대학 총장, 학부모 등이 참석해 수상자들을 축하했다. 특히 역대 수상자인 윤송이 엔씨소프트 사장(2회 금상), 채찬병 연세대 교수(3회 동상), 송용호 삼성전자 메모리사업부 부사장(5회 동상)의 축하 인사를 담은 영상이 공개돼 30주년의 의미를 더욱 특별하게 만들었다.

이날 참석한 김성근 포항공과대학교 총장은 “30년 동안 삼성휴먼테크논문대상이 우리의 미래 인재를 키워왔다고 생각한다. 수상자들이 앞으로 국가 발전에 큰 힘이 되어주길 바란다”고 수상자들을 응원했다.

삼성전자는 많은 과학 인재들에게 새로운 기회를 제공하는 휴먼테크논문대상을 통해 미래 세대의 과학 기술 발전을 이끌어 가는 선도 기업의 역할을 지속할 계획이다.

▲ 대학 부문 수상자 단체사진