더운 여름철, 얇은 소재를 입으면 냉방이 잘 되는 실내에서는 추위에 떨게 된다. 만약에 추우나 더우나, 습하나 건조하나 항상 최적의 컨디션을 유지해주는 옷이 있다면 편리하지 않을까? ‘지능형 바이오 소재’라면 이런 우리의 상상을 현실로 불러올 수 있다. 서울대학교 농업생명과학대학에서 지능형 바이오소재 연구실을 운영하는 신성철 교수를 만나보았다. 신성철 교수는 서울대학교 농업생명과학대학에서 바이오소재공학을 전공했다. 바이오소재공학으로 박사까지 마치고 스탠퍼드 대학교 재료공학과에서 박사 후 연구원을 2년 동안 하며 연구를 이어 나갔다. 그 후 모교로 돌아와 올해 농림생물자원학부 바이오소재공학 전공의 신임 교수로 임용됐다.

인상 깊었던 연구 소개


박사과정 동안에 박테리아 셀룰로스를 3차원으로 패터닝 하는 연구를 했었다. 박테리아 셀룰로스는 천연 재료 중 우리가 일상생활에서 흔히 접하는 물질이다. 음료속에 코코넛 젤리, 흔히 나타데 코코라고 불리는 물질이 바로 박테리아가 만드는 셀룰로스이다. 그런데 이 셀룰로스가 물성이 좋고 물을 많이 함유하는 하이드로젤 소재이다 보니 학계에서는 이 박테리아 셀룰로스를 의료용으로 연구하려는 움직임이 활발했다. 지금까지의 박테리아 셀룰로스의 문제점은, 항상 2차원의 sheet 형태로만 만들 수 있었다는 점이다. 이를 개선하기 위해 3d 프린팅 기술로 밀가루 같은 고체의 내부에 박테리아를 3차원으로 패터닝을 했다. 이렇게 되면 밀가루 사이사이로 들어온 산소로 박테리아가 대사 과정을 거쳐 3차원의 셀룰로스를 만들게 된다. 이 연구는 유명한 저널인 nature communication에 게재가 되어서 더 기억에 남는 것 같다.

스탠퍼드에서 박사 후 연구원을 할 때는, 지도교수였던 Sarah Hillson 교수와 함께 동물세포가 쉽게 침투할 수 있는 삼차원 구조물을 만드는 데 초점을 맞췄다. 기존의 촘촘한 하이드로젤은 세포가 내부까지 침투하기 어려웠다. 문제를 극복하기 위해 구 형태의 마이크로 젤 입자를 한데 뭉쳐 프린팅하는 기술인 jamming 프린팅 기술을 사용해 jamming 하이드로젤을 만들었다. 미국에서 코로나라는 어려운 상황에서 연구했기 때문에 특히 기억에 남는다. 당시 코로나 거리두기로 인해 연구실을 출입할 수 있는 인원이 제한이 있었고, 굉장히 실험하기가 어려웠다. 그래도 연구에 대한 열정으로 어떻게든 실험실에 나가서 빠르게, 효율적으로 학생들을 이끌어 실험을 진행했다. 미국에 가서 적응할 새도 없이 반년 만에 논문을 냈는데, advanced heath care라는 좋은 저널에 게재되었다. 아주 짧은 시간 안에 어려운 환경이었음에도 불구하고 빠르게 성공적으로 마친 연구라 더 기억에 남는다.

지능형 바이오소재 연구실 소개


앞으로 지능형 바이오소재라고 하는 새로운 필드를 개척해보려 한다. 스마트 소재 혹은 지능형 소재라고 하는 것은 외부 환경 변화에 따라서 그 소재 자체가 가지고 있는 특성이 빠르게 변화하여 또 다른 기능을 할 수 있는 소재이다. 창문의 투명도가 변하여 날씨가 더운 날 햇빛을 차단해주는 스마트 윈도우, 습한 날 섬유 사이의 공간이 늘어나면서 습도를 떨어뜨려 주는 지능형 의복 등 환경 변화에 따라 추가적인 기능을 하는 소재를 연구·개발해 나갈 계획이다. 사실 연구자로서 목표는 세상을 바꿀 수 있는 굉장히 훌륭한 연구를 하는 것이다. 지능형 바이오소재를 통해 이 첨단 시대에 세상을 바꿀 수 있는 연구를 하고 싶다.

교육자로서의 목표

학사 4년에 박사 6년, 총 십 년 동안 동고동락했던 바이오소재공학 전공에 굉장히 애정이 깊다. 지금 바이오소재공학 전공에 있는 학생들은 다 후배면서 제자이다. 학생들이 앞으로 학계와 사회에 크게 기여할 수 있도록 잘 교육해 나가고 싶은 것이 개인적인 욕심이다. 학생들이 전공과 관련된 진로를 찾아 나갈 수 있도록 여러 가지 실험을 커리큘럼에 추가하여 전공 교과목에 흥미를 느낄 수 있도록 노력했다.

학생들을 위한 한마디


요즘 농업생명과학대학, 그리고 농학은 생명과학과 친환경 환경공학의 조합으로 이루어져 있다는 생각이 든다. 특히 우리 과에서는 환경을 생각하는 재료를 만들어 농대만의 색깔을 보여 줄 수 있는 연구를 많이 한다. 현재 지속가능한, 환경을 생각하는 기술에 관심이 집중되는 것을 보면, 앞으로 농학이 보여줄 수 있는 가치는 무궁무진하다고 생각한다. 본인들의 아이덴티티를 잃지 말고, 전공과 농학적인 색깔을 살려 연구, 학계, 산업 전반에서 꿈을 펼칠 수 있길 바란다.



학생기자단 16기 이경미