<첨단기술의 현장을 가다>미 신시내티주립대 안종혁교수

『무엇보다도 시장목표를 정확히 세워 개발하는 전략이 필요하다.』

바이오MEMS 분야에서 세계적인 연구성과를 보이고 있는 미 오하이오주 신시내티주립대 MEMS 및 바이오MEMS연구센터 안종혁 교수(46·전자공학과)는 『미래 유망상품인 바이오칩이 시장에서 성공하려면 누구라도 사용할 수 있는 낮은 가격에 공급이 가능한 제품을 개발해야 할 것』이라고 강조했다.

안 교수는 『현재 제약회사 등이 개발중인 DNA칩은 개당 800달러 수준에 이를 것으로 예상되나 이같은 가격이라면 주 수요층인 의사들로부터 외면당해 사장될 것』이라고 말했다. 그는 실리콘과 유리가 바이오칩의 재료로 좋은 특성을 갖고 있으나 가공기술이 제한적인데다 재료가격이 비싸 그 실제적인 활용과 시장성이 제한되고 있다고 주장했다.

안 교수는 가공하기 쉽고 생물학적 특성이 우수한 플라스틱을 재료로 채택해 플라스틱의 미세가공기술에 대한 연구를 진행, 레이저를 이용해 실리콘 웨이퍼나 니켈판을 소재로 한 마스터를 제작하고,가열된 플라스틱 재료를 프레스 속에 집어넣고 마스터와 함께 눌러 성형하는 엠보싱(Embossing) 방법을 개발, 특허를 출원중이다.

미 국방부 산하 첨단국방연구지원센터(DARPA)로부터 지난 97년부터 연구비를 지원받아 최근 생화학전 탐색용 「휴대형 생화학분자탐지시스템」의 시제품 개발에 성공한 안 교수는 오는 6월말 세계에서 처음으로 상용제품을 선보일 계획이다.

안 교수가 개발한 휴대형 생화학분자탐지시스템은 가로 세로 각 약 10㎝ 크기의 유리 또는 플라스틱 기판위에 유체 통로를 식각이나 엠보싱 기법으로 형성한 후, 미세 자성입자를 분리 조작하기 위한 자성입자분리기, 미소유량을 제어하는 마이크로 유체소자 생물분자의 수치를 측정하기 위한 생화학 면역센서, 생물분자를 걸러내기 위한 바이오필터 등으로 구성돼 있으며 MEMS 공정을 이용해 하나의 칩으로 제작했다.

특히 항체를 포함한 1미크론의 미세자성입자를 자성입자분리기로 분리한 후 샘플을 바이오필터에 통과시키면 생화학적 항원·항체 반응에 의해 목표 항원만을 걸러낼 수 있다는 것. 모든 제어시스템과 표시장치는 칩 형태로 생화학분자탐지시스템에 집적되며 개인이 휴대할 수 있도록 했다.

안 교수는 이에 대한 연구결과를 오는 5월 네덜란드에서 열리는 학회에서 발표할 예정이다.

안 교수는 『이 칩은 전장에서 생물무기가 사용되었을 때 병사 개개인이 휴대, 즉석에서 유해한 생물분자의 종류와 농도 등의 위험을 표시해 방독 또는 적절한 조치를 신속히 취하도록 하는 데 의미가 있다』고 말했다.

안 교수는 현재 미국 MIT·스탠퍼드·UC버클리·미시간·워싱턴대학 등 6개 대학 연구팀과 함께 최근 DARPA로부터 인체로부터의 혈액 또는 체액을 채취, 혈액·체액 내의 성분을 측정·분석하기 위한 「손목시계형 임상분석용 바이오칩」에 관해 연구비를 지원받아 3년안에 손목시계 형태로 착용, 내장된 미세유체시스템을 통해 채취된 혈액이나 체액을 생화학센서를 통해 실시간으로 분석·측정하는 시스템 개발을 목표로 하고 있다.

안 교수는 『미국 정부는 장래비전으로 바이오MEMS를 손꼽고 있으며 최근 본격 착수한 나노연구 프로그램도 이와 연관성이 있다』고 설명했다.

안 교수는 현재 이 분야 연구 외에도 미항공우주국(NASA)의 마이크로시스템연구소와 제트추진연구소로부터는 바이오칩 구동에 관련된 마이크로 파워 컨버터에 관한 연구용역을 받아 수행중이며, 세계적인 제약 및 화학제품 회사인 P&G사와 공동으로 유전자 분석 등을 위한 미세관 전기띠 영동 분석기(Microchip Capillary Electrophoresis Device)를 마이크로칩 형태로 개발중이다.

또 제너널일렉트릭사와는 미세구조추진 엔진시스템용 마이크로 유체소자의 설계에 관한 연구를 공동으로 진행하고 총 900만달러 이상의 연구비를 지원받고 있는 등 미국내에서 MEMS 및 바이오MEMS의 핵심기술 분야를 선도하고 있다.

<신시내티주립대=정창훈기자 chjung@etnews.co.kr>