코로나와의 엔드게임…첨단 IT어벤져스 협공 나선다

[류준영의 속풀이 과학-(7)]코로나19와 첨단IT

“신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 백신·치료제 개발에 슈퍼컴퓨터를 대량 투입하겠다.”

미국 백악관은 지난 24일 배포한 ‘코로나19 고성능 컴퓨팅 컨소시엄(COVID-19 High Performance Computing Consortium) 구축’ 보도자료에서 이 같이 밝혔다. 이 컨소시엄은 IBM과 아마존웹서비스(AWS), 구글 클라우드, 휴렛팩커드엔터프라이즈(HPE), 마이크로소프트 등의 기업과 미국 항공우주국(NASA), 미국 국립연구소, 매사추세츠공대(MIT), 런셀러 폴리테크닉 대학, 백악관 과학기술정책실, 미국 에너지부 등이 공동 참여한다. 이 컨소시엄에 참여한 슈퍼컴퓨터는 기능 부문에서 전 세계 최상위에 포진한 16대에 달한다. 마이클 크랫시오스 백악관 최고기술책임자(CTO)는 “코로나19와 싸우기 위해 컨소시엄 중심으로 산·학·연이 힘을 합쳤다”며 “백신·치료제 개발을 크게 앞당길 것”이라고 말했다.

전 세계로 코로나19 확진자 수가 연일 급증하면서 치료제는 언제쯤 나올지 관심이 높다. 치료제·백신 개발을 위해서는 먼저 이 바이러스의 구조를 이해해야 하고, 적합한 치료약 후보 물질을 찾아야 하는 데 이 연구에 이르면 수 개월, 많게는 수십 년 이상 걸릴 수 있다. 하지만 슈퍼컴퓨터(이하 슈퍼컴)와 AI(인공지능)등이 과학자 대신 바이러스 구조를 예측한다면 그만큼의 시간을 줄일 수 있다.

IBM의 슈퍼컴 '서밋'/사진=IBM

신약 후보물질 8000여개 분석 단기간에 '뚝딱'…슈퍼컴 선봉 선다

코로나19와의 전면전에 가장 먼저 뛰어든 ICT(정보통신기술)는 슈퍼컴이다. 중국 정부는 이미 지난 1월부터 톈진 국립슈퍼컴퓨터센터에서 슈퍼컴을 이용한 신약 개발에 나선 상태다.

미국 주요 기업·기관도 슈퍼컴을 통한 코로나19 치료 후보 물질 발굴 작업에 뛰어들었다. 세계에서 가장 빠른 슈퍼컴퓨터 ‘서밋’을 보유한 IBM은 기존 허가된 의약품에서 새로운 약효를 찾는 약물 재창출 연구를 시도, 7개 약물을 코로나19 치료제 후보로 선별했다. 일반 노트북 컴퓨터 성능의 100만 배에 이르는 ‘서밋’은 초당 20경(京)번의 연산 능력을 갖췄다. ‘서밋’은 임상시험 중이거나 시판 중인 약물과 천연화합물 8000여 개를 단기간에 분석, 77개 약물을 1차 치료제 후보로 선별한 뒤 다시 2차로 톱7 후보를 골라냈다. 이 약물 후보는 약효 검증을 위해 전임상(동물실험)과 인간 세포 실험을 앞뒀다.

미 에너지국(DOE) 산하 오크릿지국립연구소도 슈퍼컴을 통해 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)가 사람 세포에 침투할 때 핵심적인 역할을 하는 스파이크 단백질 분석을 마쳤다. 현재는 이 스파이크 단백질의 기능을 무력화할 수 있는 물질 리스트를 제약 업체에 전달한 상태다. 연구소 측은 “이 리스트를 이용해 코로나19 활동을 막을 수 있는 약물을 개발하게 될 것”이라고 설명했다.

슈퍼컴에 없어서는 안될 핵심부품 그래픽칩셋을 제조하는 엔비디아도 코로나19를 연구하는 과학자들을 위해 게놈 배열 소프트웨어(SW) ‘파라브릭스’를 일정기간 무료로 제공키로 했다. 이를 통해 유전자(DNA) 배열 데이터 분석을 기존보다 50배 가까이 빠르게 실행시킬 수 있다. 엔비디아 관계자는 “코로나 바이러스 변종을 확인하는데 걸리는 시간을 한 서버 당 며칠에서 한 시간으로 단축할 수 있다”며 “코로나19의 확산 속도를 고려할 때, 수 일에서 수 시간 안으로 분석 시간을 단축하는 것은 치료제 및 백신 개발에 적잖은 영향을 줄 것”이라고 말했다.

구글 딥마인드의 창업자인 데미스 허사비스 최고경영자(CEO)/사진=구글코리아

코로나19 전파 경로 및 구조 예측…AI 다방면으로 활약

AI의 활약상도 돋보인다. AI는 코로나19 창궐을 예상하고 국가 간 전파 경로를 예측하는 등 코로나19와의 전쟁에서 정찰병 역할을 톡톡히 하고 있다. 캐나다의 AI 의료 플랫폼 업체 블루닷(BlueDot)은 WHO(세계보건기구) 보다 앞서 코로나19 사태를 경고했다.

블루닷은 2003년 세계를 휩쓸었던 사스(SARS·급성중증호흡기증후군) 사태 때 의사들이 창업한 회사다. 이들은 ‘제2의 사스’를 방지하고자 감염병 확산 경로를 집중 연구해왔다. 2016년엔 WHO가 공중보건 위기를 선포하게 했던 지카 바이러스의 유행을 예측한 바 있다.

블루닷은 지난해 12월 31일 중국 우한에서 코로나19가 발병한 후 한국, 일본, 홍콩 등으로 확산될 가능성이 있다고 경고했다. WHO는 이보다 9일 늦은 1월 9일 확산을 경고했다. 블루닷은 인구수와 지리적 위치 등의 행정 정보와 감염 방식, 잠복기 등 바이러스의 특징, 기존 다른 감염병의 확산 양상 등을 종합해 특정 지역에 감염병이 나타날 가능성을 1차로 분석한다. 이어 항공권 이용 정보와 같은 이동 정보를 포함해 바이러스가 진원지를 벗어나 다른 지역으로 퍼져나갈 확률을 계산하는 형태로 감염병 경로를 추적한다.

이세돌 9단과의 바둑 대국으로 주목받았던 AI(인공지능) ‘알파고’ 개발팀 딥마인드도 최근 단백질 구조를 예측하는 AI 프로그램 ‘알파폴드’(AlphaFold)를 새롭게 개발하고 코로나19를 일으키는 바이러스(SARS-CoV-2) 구조를 예측하는데 성공했다. 딥마인드는 이 자료를 미국 제약·의료업계에 공유했다.

중국 알리바바의 연구 자회사 다모 아카데미는 폐 CT(컴퓨터단층촬영)를 통한 AI 검진시스템을 지난 2일부터 실전에 도입했다. 다모 아카데미의 AI는 코로나19 진단을 위해 찍은 300~400개의 폐 CT 사진을 분석, 20초 만에 96%의 정확도로 확진자를 분별한다.