(시사1 = 유벼리 기자) ‘우주의 기본 물질’이자 ‘산업계 응용물질’인 이른바 ‘제4의 물질’ 플라즈마. 플라즈마는 코로나 시국인 현재 그 이름값의 무게를 높이고 있다. 고체·액체·기체도 아닌 제4의 물질인 플라즈마가 우리 삶에 다방면으로 도움을 주고 있다는 것. 코로나19 사태에서도 플라즈마는 강력한 보호막이 된다는 게 학계의 전언이다. 시사1은 우리 삶을 더욱 풍요롭게 바꿔줄 플라즈마 인사들을 만났다.<편집자주>
최은하 광운대학교 플라즈마바이오과학연구센터(PBRC) 소장 겸 전자바이오물리학과 교수는 플라즈마를 연구하는 우리나라 플라즈마학계의 ‘대부’로 평가받는 인물이다. 국내 플라즈마 관련 연구에서 최 소장의 손길이 안 닿은 것은 거의 없다고 해도 과언이 아니란 얘기기도 하다. 실제 최 소장은 지난 2019년 미국·호주·중국 등 국제연구원들과 공동으로 플라즈마 활성종 및 플라즈마 발생 자외선 유도 활성종의 피부 침투 과정을 설명하는데 성공했다. 이 과정은 최 소장의 손길이 닿기 전까지 ‘베일’에 쌓여있었다. 그간 의료계는 플라즈마를 활용한 암치료 연구개발에 박차를 가했으나 플라즈마 활성종의 생체조직 통과 과정을 풀지 못해 고심을 거듭해야 했다. 우리에게 생소하면서도 우리 삶을 획기적으로 바꿔줄 플라즈마를 알아보기 위해 시사1은 최 소장과 인터뷰를 가졌다. 그와의 인터뷰는 코로나19 상황으로 인해 서면으로 이뤄졌다.
-플라즈마와의 인연은 언제부터인가.
"필자가 플라즈마(Plasma)라는 과학기술에 처음 접하게 된 것은 대학교 3학년 시절인 1980년도 1월쯤이다. 당시 대학 실험 지도교수이셨던 신희명 교수님의 실험실에서 '펄스전자빔 발생장치'를 처음 접하게 됐고, 이것이 인연이 되어 플라즈마 과학기술을 전공으로 정하게 됐다. 이때 고출력 전자빔을 이용해 고에너지 이온빔을 가속시키는 집단이온가속 실험을 실험보조원 자격으로 도와드리게 됐으며, 자연계의 전자빔 펄스, 즉 '벼락'을 어떻게 하면 실생활에서 자유롭게 만들 수 있는지, 그리고 이를 어떻게 유용하게 활용할 수 있는지에 대한 막연한 생각을 하게 됐다. 본래 강원도가 고향이고, 또한 국민학교(현재의 초등학교)를 시골에서 생활한 연유로 어릴적에 어떻게 하면 감자와 고구마 쌀 등 농작물을 병충해 없이 무럭무럭 잘 자라게 할수 있는지에 대한 생각도 했다.이 두 가지가 필자의 머릿속에서 항상 떠나지 않았다.
대학을 졸업한 후 카이스트에서 최덕인 교수님 실험실에서 플라즈마 물리로 석사(1984) 및 박사학위(1987)를 받았다. 박사학위논문으로 '강렬한 전자빔의 전파특성'을 작성해서 '벼락'의 발생 및 전파특성을 봤다. 미국 NSWC(Naval SurfaceWarfare Center)의 엄환섭 교수님과 남궁원 교수님의 실험실에서 post-doctor 연구원으로 '벼락' 과 마이크로파로 무기를 개발하는 연구경험을 쌓았으며(198-1989), NASA의 이자현 박사님의 레이저 플라즈마 실험실과 Hampton대학의 한광수 교수님의 플라즈마 집속실험실에서 조교수(1989-1990)를 제의받아 '벼락'으로 우주추진 로켓엔진을 개발하는 연구 및 강의를 했다.
이후 국내로 돌아오게 되어 한국표준과학연구원 플라즈마연구실에서 '극한고온기술의 표준확립'이라는 주제로 플라즈마 연구를 수행했 (1990-1991), 광운대학교의 교수로 옮기면서 '집속이온빔 장치'를 대학차원에서 강승언 교수님의 주도하에서 한국 최초로, 그리고 세계에서 2번째로 개발 및 제작하는 성과를 가지게 됐다(1995). 이와 함께 계속 생각하던 고출력 전자빔, 즉 '벼락'을 발생시키는 '천둥'(1997) 이라는 펄스전자빔 발생장치를 신희명 교수님의 도움으로 대학에 설치하게 됐다."
-제4의 물질인 ‘플라즈마’란 어떻게 정의할 수 있나.
"플라즈마는 고체, 액체, 기체상태 다음의 제 4의 물질상태라고 불리는 전기를 띤 기체들의 집단이다. 이 물질은 대략 137억년전에 생성된 우주생성의 기본물질이며, 플라즈마라는 뜻을 알기 위해서는 산스크리트어로서의 '플라즈마'를 들여다보면 알수 있다. '플라 또는 프라'는 아주 기본적인 원초적이라는 뜻이며, '즈 또는 스'는 생명, 물, 목숨을 뜻하며, '마'는 에너지의 모임, 물질을 뜻한다. 이를 조합하여 뜻을 구성하면 '기본적이며, 생명을 형성하는 에너지가 모인 물질'이다."
-플라즈마가 우리 삶을 풍요롭게 할 수 있다고 들었다.
"우리 실생활 곳곳에서 플라즈마는 활용될 수 있다. 특히 플라즈마 바이오과학분야는 범세계적으로 크게 유행하고 있는 코로나19의 방역 및 치료에도 크게 활용될수 있는 특징이 있어서 국제사회가 큰 관심을 가지고 있다. 여기에 플라즈마는 강력한 살균작용을 하기도 해 유통과정에서도 고려할 수 있다.
-신기하게도 플라즈마는 코로나19로부터 우리를 지켜줄 수 있다고 들었다.
"2019년말 중국 우한에서 비롯된 SARS-COV2, 즉 코로나19는 현재 무서운 속도로 전세계적으로 전파되어 약 4000만명 가량 감염됐고, 약 10만명의 사망자가 발생했다. 그리고 미국, 유럽에서 확진자가 계속 확산, 감염돼 있으며 아직까지 이의 백신이 개발되어 있지 않은 상태다.
바이러스는 지구상에서 과거 수십억년 동안 가장 많은 수를 차지하고 있으며 다양한 종류가 존재하고 있다. 시대환경에 따라서 바이러스도 진화한 것이다. 일반적인 바이러스라 하면 바다의 탄소순환과 같은 지구 생태환경에 중요한 역할을 담당하고 있다. 반면 병원성 바이러스는 지구상에서 매해 수천만에서 수억만마리의 동물들을 감염시키거나, 사람들을 감염시키고 있다. 이로써 농작물의 수확이 감소하거나 많은 인명의 손실을 초래하고 있다. 그러므로 해로운 바이러스의 비활성화는 인간의 생활건강에 있어서 필수적이며 매우 중요한 이슈가 된다.
플라즈마의 활성산소와 활성질소로 이 바이러스를 비활성화할 수 있다. 면방전 NBP 플라즈마는 상온에서 아주 많은 전자와 이온뿐만 아니라 다양한 활성산소 및 다양한 산화질소의 혼합기체, 즉 칵테일을 형성하므로 이들의 복합작용으로 박테리오파지 T4를 비활성화 시킬수 있다. 감염성이 강한 코로나19와 변종 또한 NBP플라즈마를 친환경적으로 잘 적용시켜 충분히 비활성화 시킬수 있으며 이는 인류의 새로운 희망으로 여겨진다.
이들의 연구분야는 비교적 젊은 연구분야다. 따라서 플라즈마를 활용한 방역기 개발 및 코로나 등 바이러스 치료를 위해 범국가적 연구개발이 필요한 시점이다."
-플라즈마를 활용한 의학 연구의 일부를 소개해줄 수 있나.
"플라즈마는 난치성 암세포의 사멸 및 퇴행성 뇌질환을 치유하는데 사용된다. 플라즈마 나노입자들의 상호작용을 통한 DNA, 세포사멸 및 세포주기 조절 단백질들의 변화를 통해 난치성 암병변 치유에 활용할 수 있다. 이처럼 치료가 어려운 항생제 내성 박테리아 역시 나노초 펄스 플라즈마 또는 대면적 DBD-NBP 플라즈마를 이용하여 비활성화 시킬수 있는 결과가 보고되기도 했다."
-향후 플라즈마에 따른 인류 미래는 어떨 것이라고 생각하나.
"새로운 개념의 차세대 건강증진 및 질병치유의 목표를 가지고 플라즈마 바이오과학 및 의학이 새로이 전개되어 있으며 급속도로 발전하고 있다. 이를 위해 실제 의료현장에 적용 가능한 저온 대기압 플라즈마 소스의 개발 및 이를 활용한 플라즈마 처리수(PAW)연구 및 개발도 활발히 진행중이다. 또 플라즈마 또는 플라즈마 처리수를 치료하기 힘든 암세포 및 퇴행성 신경질환, 그리고 피부병등에 적용하고 있으며, 이를 위한 새로운 자료확보 및 관련 기초 임상등의 활발한 협력연구를 필요로 하고 있다.
플라즈마바이오과학은 기존의 암치유 방법과 병행할 수도 있으며, 여러 가지 방법으로 적용가능하다. 특히 난치암의 종류로 알려진 간암, 폐암, 뇌암, 유방암, 췌장암, 피부암, 혈액암등에 플라즈마 처리수와 함께 적용하면 큰 효과를 기대할수 있다. 그리고 수술용 외상 치료 및 화상치료, 그리고 피부질환 제어 및 치료에 관한 플라즈마 의료기기 장비제작 및 이의 소독도 매우 중요한 분야로 인식되고 있다.
뿐만 아니라 항생제에 내성이 생긴 박테리아를 살균할 때에도 NBP의 효율성을 기대할수 있다. '장수명' 건강복지시대에 들어서는 현실에서, 실버세대의 퇴행성 뇌질환에 NBP를 적용해 이를 해결하는 협동기술을 확보하는 게 중요하다."
