융합과학자인 인수일 교수는 미국 캘리포니아 공과대학교 방문 교수 시절에 접한 기후 환경과 에너지 문제 해결을 위한 융합연구에 관심으로 가지고, 이산화탄소를 중심으로 하는 실증형 신재생에너지에 대한 연구를 진행하고 있다. 특히 지난해 8월에는 이산화탄소 저감을 통한 기후변화 대응과 대체에너지 분야에 응용할 수 있는 이산화탄소를 에너지로 만드는 고안정성 광촉매를 개발했다.

인체에 침입한 세균의 감염을 치료하는 중요한 약물 ‘항생제’. 하지만 기존 항생제는 세균이 가진 단백질을 표적하기 때문에 표적 단백질에 돌연변이를 갖는 세균이 적응과정에서 살아남아 필연적으로 내성균이 발생한다. 이처럼 항생제가 무력화되는 현상, ‘항생제 내성’은 인류의 생존을 위협하는 심각한 위험요소다.

유전정보는 우리 몸을 구성하는 세포 속 ‘디옥시리보핵산’(DNA)에 담겨 있다. 세포의 핵 속에는 세포가 분열할 때 유전 물질을 전달하는 23쌍의 염색체가 존재하는데 이 염색체 속 DNA에는 한 사람의 유전 정보가 모두 기록되어 있다. DNA는 아데닌(A)·티민(T)·구아닌(G)·시토신(C) 등 4개의 염기 복합화합물로 구성되어 있어 인간의 몸이라는 설계도를 구성하고 있다.

파장이 매우 긴 원적외선 대역에 해당하는 빛인 테라헤르츠파는 생체분자의 고유 진동에 민감해 비표지식으로 바이오 센싱 분야 등에서 활용 가능성이 크다. 그러나 지금까지는 비표지식이며, 광-에너지가 낮아 인체에 해가 없다는 테라헤르츠파의 큰 장점에도 불구하고 물에서 대부분 흡수되어 물속 환경에서 미량의 입자를 관찰하는 센서로 활용되기에는 큰 어려움이 있었다.

물질은 어디서부터 왔으며, 어떻게 상호작용해 이 우주를 형성하게 되었을까? 이 같은 인간의 원초적인 호기심은 모든 물질의 가장 기초에서부터 밝혀져야 한다. 모든 물질은 기본입자로 이루어져 있는데, 물질의 구성 요소인 기본입자가 무엇인지뿐 아니라 이들이 어떠한 상호작용을 통해 결합하는지도 우리가 알아야 할 중요한 정보다. 현재 물리학에는 네 가지 상호작용이 알려져 있는데 중력, 전자기력, 강력, 약력이 있다.

소재 산업은 해당 산업 자체의 성장뿐만 아니라 다른 산업의 기반이 됨으로써 연관된 기술 분야를 발전시키는 특징이 있다. 특히, 최근 등장하는 첨단 신소재들은 다양한 산업이 발전할 수 있는 핵심요소로 꼽힌다. 2019년 일본의 소재 수출 제한 조치는 신소재 개발의 중요성을 다시금 깨닫는 계기였다.

농촌 인구 감소 및 고령화, 기후 변화, 식량 위기 등 인류의 생존을 위협하는 문제를 해결할 수 있는 대안으로 스마트팜이 대두되었다. 전통적인 농업이 전적으로 사람의 경험과 노동력에 의존했다면, 스마트팜은 데이터와 첨단기술에 기반한다.

공상과학 영화 속 자유자재로 구겨지거나 종이처럼 접을 수 있는 TV나 스마트폰에 활용될 ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀(Graphene). 지난 2004년 영국 맨체스터대학교 연구팀이 투명테이프를 이용해 흑연에서 무결점 단층 그래핀을 떼어내는 데 성공하며 당시 과학계의 최대 화두가 된 바 있다.

영화 ‘마이너리티 리포트’에는 주인공이 누명을 쓰고 추격자들을 피해 도망칠 때 자동차가 주인공 대신 스스로 운전하는 장면이 등장한다. 사람이 운전하지 않아도 스스로 움직이는 자동차의 등장은 꽤나 인상적인 기억으로 남아있다. 영화가 개봉한 지 20여 년이 흐른 지금, 영화 속 자동차는 이제 스크린 밖으로 나와 자율주행자동차라는 이름으로 우리를 마주하고 있다.

현재 우리나라는 경쟁국의 추격을 따돌리면서 명실상부한 세계적 디스플레이 리더의 자리에 오르게 되었다. 이제 세계인들은 대한민국이 만들어내는 창(窓)을 통해 세상을 보고 듣고 느끼고 있는 것이다. 더불어 마이크로 LED, 휘어지는 전자소자 등 과거에는 상상만 했던 일들이 현실로 다가오면서 국내 과학자들의 기술 개발에 더욱 촉각을 세우고 있는 상황이다.