만병의 근원인 스트레스, 스마트폰과 센서 하나로 완전 정복
만병의 근원인 스트레스, 스마트폰과 센서 하나로 완전 정복
  • 박성래 기자
  • 승인 2019.02.25 13:15
  • 댓글 0
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김용준 한국전자통신연구원 바이오의료IT연구본부 책임연구원

인간 수명의 한계는 어디일까. 과학은 오래 사는 꿈을 넘어 사는 동안 인간답게 사는 것을 당면 과제로 맞이했다. 일상생활의 질을 높이고 일생을 불행의 늪으로 빠지게 할 수 있는 위험 요소를 최대한 제거하는 것. 과학 연구가 정조준한 목표다. 살기 좋아졌어도 행복하지 않은 이유, 스트레스가 많고 주변의 인간관계에서 오는 부담감이 너무 크다. 삶의 질을 높이는 과학 기술 개발에 앞장서고 있는 한국전자통신연구원 바이오의료IT연구본부 김용준 책임연구원으로부터 최신 과학 연구 성과에 대해 자세히 들어봤다.

김용준 한국전자통신연구원 바이오의료IT연구본부 책임연구원
김용준 한국전자통신연구원 바이오의료IT연구본부 책임연구원

 

스마트폰과 바이오마커로 스트레스 측정하는 기술 곧 실현돼

무병장수. 인류가 ‘장수’의 꿈은 어느 정도 이뤘다고 볼 수 있으나 ‘무병’의 꿈은 멀기만 하다. 기초적인 의식주가 해결됐고 아프면 언제나 의료 서비스를 받을 수 있지만 자잘한 잔병치레를 하며 몸이 혹사당하고 있다. 김용준 박사는 “현재 인간은 다양한 스트레스가 끊임없이 주어져서 미처 정상으로 돌아오기 전에 다시 스트레스를 받는 상황이 반복되고 있다”라며 “반복적인 스트레스가 만성 스트레스로 연결돼 심혈관 질환, 각종 암 등 다양한 질병의 원인으로 작용하고 있다는 여러 연구가 발표 되고 있다”라고 밝혔다.

“원래 스트레스는 위협적인 상황에 대응하는 생리학적인 반응입니다. 원시인이 사냥하러 가는 도중 호랑이를 만났을 때 재빨리 판단해 육체가 최대한 움직이는 반응이 스트레스죠. 호랑이가 사라지면 스트레스도 없어져 생체기작도 곧 정상으로 돌아와야 합니다. 중요한 것은 현대인에게 계속 새로운 스트레스가 쌓여 누적돼 몸이 정상으로 돌아오지 못한다는 것이죠. 스트레스에서 벗어날 수 있는 과학 기술이 필요합니다.”

김 박사는 평범한 개인이 스트레스를 손쉽게 객관적으로 측정해, 스트레스의 정도를 미리 알 수 있는 ‘스마트폰 연계 타액 중 다중 바이오마커 기반 스트레스 분석기’ 연구를 진행하고 있다. 지난 2014년 12월부터 시작된 이 연구는 누구나 스트레스를 어느 정도 받고 있는지 파악해 건강을 관리할 수 있도록 도와주는 것을 목적으로 기획됐다. 연구가 막 시작될 무렵 국내 과학계에서는 타액 내에서 건강 이상을 알려주는 바이오마커 검출에 대한 연구가 드물어 더 화제였다. 스마트폰 연계 타액 중 다중 바이오마커 기반 스트레스 분석기의 원리는 스트레스를 받은 신체의 변화에 초점을 맞췄다. 인체가 스트레스를 인지하면 생체 기작에 의해 관련된 생체 화합물이 발생해 현 상황에서 극복할 수 있는 준비시켜준다. 이때 발생하는 생체 화합물을 측정해 스트레스의 정도를 객관적으로 측정하고 그 결과를 스마트폰에 전송해 매일 편리하고 효율적으로 건강을 관리할 수 있다. 측정할 때의 불편함을 최소화하기 위해 타액으로 스트레스의 경중을 판단하는 기술력을 개발했다. 센서가 달린 펜 형태로 스트레스 측정기를 소형으로 제작해 소지와 사용이 간편하다. 스마트폰 애플리케이션과 연동하면 관리해 일주일 혹은 한 달 주기로 스트레스 상황을 체크해 효율적인 건강관리라 가능해져 남녀노소 불문하고 누구나 편리하게 활용할 수 있다.

 

스트레스 센서 기술 개발한 노하우로 우울증과 치매, 암 조기진단법 개발에 힘써

매일 비타민이나 영양제, 보조제를 섭취하는 것은 질병에 걸리지 않기 위한 대비책이다. 스트레스도 마찬가지다. 건강검진을 하는 것처럼 어쩌다 한 번 병원에 가서 한다면 무의미하다. 게다가 스트레스는 객관적 수치나 개념으로 정의된 것이 없다. 당뇨, 비만, 암 등은 진단하는 기계나 분석법이 존재하지만 스트레스는 다르다. 의학적인 기준에 따른 분석이나 정도를 정의하는 개념이 없기 때문이다. 그는 “스트레스는 일상적으로 자주 사용해 익숙하지만 ‘병원에서 스트레스 검사를 받았는데 어느 정도였다’라는 경우가 없다. 일반인이 스트레스를 관리할 명확한 기준을 어떻게 확인하느냐는 딜레마를 풀어야 한다”라며 “스트레스 센서를 성공적으로 개발하고 실질적으로 활용해 일반인들도 스트레스를 관리해 건강한 삶을 누릴 수 있는 세상을 여는 것이 저의 바람이다”라고 말했다.

“현재 스트레스 센서를 중심으로 연구하면서 혈액 또는 타액 검사로 우울증을 진단하는 바이오센서 개발을 첫 번째 계획으로 세웠습니다. 스트레스와 연관된 우울증 역시 의학적이나 객관적 분석이 어렵습니다. 우울증 판단도 설문으로 진행됩니다. 저는 바이오마커에 근거해 의학적·객관적 지표로 우울증을 조기 진단하는 기술을 연구하고 있습니다.”

그는 스트레스 연구와 더불어 치매·암 진단법을 개발하고 있다. 내가 건강하더라도 부양하는 가족이 중대한 질병에 걸리면 인생은 망가지기 마련이다. 그는 환자와 그 가족들의 고통을 덜어주기 위해 치매·암 진단법을 개발하고 있다. 스트레스와 우울증, 치매와 암은 인류의 삶을 좀먹는 주범이다. 그는 조기에 병을 발견해 치료하고 평상시에 건강을 챙기는 기술 개발에 매진하고 있다. 그의 연구는 인류를 향해 있고 가치 있는 일을 바라보고 있다.

 

인재를 생각하는 연구 환경 조성 절실

김용준 박사는 스트레스 센서를 개발하면서 기술을 실현하는 소재에 자연스럽게 관심을 두게 되었고 나노 소재를 이용한 광학센서, 가스센서 등으로 연구를 확장해왔다. 그중에서 가스 센서에 관한 연구에 흥미를 느낀다. 나노 기술이 비약적으로 발전했지만 가스 센서는 상대적으로 더딘 분야다. 사람의 후각 수준처럼 감지된 대상을 패턴 형식으로 구분해 판단하는 기술 개발은 멀기만 하다. 감지 대상을 패턴 형식으로 읽는 전자후각 또는 이노즈(electronic nose) 분야가 있지만 실시간으로 수많은 냄새를 구분하는 센서를 개발하는 길은 험난하기만 하다. 김 박사는 “상용화된 센서들은 대부분 특정 가스 1종에 대해 반응하는 경우가 대부분이라서 한계가 존재한다”라며 “냄새를 맡아 대상을 파악하는 것은 그 대상에서 나오는 다양한 가스 성분의 조합을 읽는 것이다. 가스의 집합체를 다수의 센서가 감지해 패턴 형식으로 구분하는 전자 후각 센서 개발에도 뛰어들었다”라고 전했다. 전자 후각 센서는 유럽에서 와인의 QC(quality control)이나 호흡 가스를 센서 어레이로 분석해 폐암을 구분하는 연구에 쓰이고 있다. 대한화학회, 바이오침학회 등 국내 학회에서 왕성한 활동을 보여왔던 그는 최근 나노기술 관련 국제 학회에 invited speaker로 참석했으며 2019년에는 센서 관련 학회로 역사와 전통을 자랑하는 transducer 학회에도 참석할 예정이다.

“연구할 때 어려움은 늘 따르기 마련이지만 저에게는 새로운 발전의 계기가 됩니다. 어려움을 단순하게 보지 않아요. 제 연구의 밑거름이자 양분입니다. 연구 과제를 수주할 때 능력이 있는 우수한 인재들을 효율적으로 잘 활용한다면 우리나라의 과학 기술은 전 세계 최고의 자리를 차지할 수 있을 겁니다. 공정하고 투명한 지원은 저처럼 현장에서 뛰는 과학 인재를 움직이는 원동력입니다.”

김용준 박사의 연구와 그가 개발하는 기술은 평화로운 미래 사회 건설을 앞당기고 있다. 삶의 질과 직결된 건강을 놓친다면 생활을 편리하게 만드는 최첨단 기술도 아무 소용이 없다. 열정으로 다져진 집중력으로 끈기를 발휘해 바쁜 현대인의 고질병과 단골 질환을 예방하는 과학기술과 가파른 과정이 예고된 가스 센서 개발까지 아울러 연구하는 그에게 찬사를 보낸다.

 


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