'인공태양 발전·암흑에너지·뇌질환 치료'…3대 과학난제 푸는 연구단 출범

인공태양 발전소 현실화, 우주 암흑에너지 규명, 신경망 재건을 통한 뇌질환 치료 등 과학계 난제 해결을 위한 연구단이 공식 출범했다.

과학기술정보통신부는 22일 과학난제도전 융합연구개발사업의 신규 과제를 선정하고, 3개의 선도형 융합연구단이 공식 출범한다고 밝혔다.

과학난제사업은 그동안 해결하지 못한 과학난제를 기초과학과 공학의 융합연구로 해결하는 R&D 지원 사업이다. 올해는 △구형토카막(ST) 핵융합메타웨어(주관기관 서울대) △중력파우주(서울대) △표적신경회로재생(DGIST) 연구단을 선정, 5년동안 각각 90억원을 지원한다.

ST핵융합메타웨어 연구단은 핵융합 플라즈마 난제를 해결, 2050 탄소중립을 위한 인공태양 발전소 구축을 현실화한다는 목표다. ST는 핵융합 반응에 필요한 플라즈마를 자기장을 이용해 가둬두는 구 형태의 장치다.

이번 연구는 장치의 대형화로 인한 개발비용과 물리적 한계를 극복하는 것을 중점 과제로 삼고 있다. 차세대 디지털트윈 구현 및 검증(1단계), 고성능 컴퓨팅 기반 가상 핵융합로 구축(2단계)을 통해 단기간·저비용으로 소형 ST 핵융합 발전로 구축 기반을 확보한다는 계획이다.

중력파우주 연구단은 다중신호 천문학과 인공지능을 활용해 허블상수를 정밀하게 측정하고 암흑에너지의 성질을 규명한다. 허블상수는 은하의 속도와 거리 사이의 관계를 나타내는 비례상수로, 암흑에너지와 밀접한 상관관계가 있다. 암흑에너지는 우주의 가속팽창을 설명하는 핵심 개념이며 아직 정체가 밝혀지지 않은 난제 영역이다.


이번 연구에서는 7차원적 망원경(7DT)을 개발해 중성자별과 블랙홀 충돌에서 발생하는 중력파와 다양한 파장의 전자기파를 관측(다중신호 천문학)하고 통계분석(인공지능)한다. 연구단은 관측데이터를 통해 허블 상수의 정밀도를 높이고, 주요 매개 변수 측정을 통해 암흑에너지 성질을 규명할 계획이다.

표적신경회로재생 연구단은 도파민 신경망 재건 플랫폼을 구축, 신경세포의 소실로 인한 난치성 신경 질환 극복에 도전한다. 신경장애는 대체 또는 재생을 위한 다양한 치료법 개발을 시도하고 있지만 손상된 신경과 신경망의 완전한 회복은 난제로 남아있다.

신경망 재건 과정 개요도. /자료=과학기술정보통신부

연구단은 뇌 신경망 형성을 위해 줄기세포 등에 자성을 부여하고 제어가 가능한 멀티봇을 개발해 실제 신경 조직과 동일한 수준의 도파민 신경회로망 재건(1단계), 전임상시험을 통한 안전성·유효성을 검증(2단계)한다. 신경망 재건 기술을 통해 파킨슨 운동장애 등의 뇌질환 치료의 새로운 패러다임을 주도할 수 있을 것으로 기대된다.

이창윤 과기정통부 기초원천연구정책관은 "혁신 연구성과는 실패를 두려워하지 않는 과감하고 도전적인 연구에서 창출되고 있다"며 "과학난제사업을 통해 어렵기 때문에 도전할 가치가 있는 과제를 발굴·지원함으로써 난제 해결을 위한 융·복합 연구가 촉발될 수 있는 기반이 조성될 것"이라고 말했다.