07월호 신진연구자 “톡”

36.5℃, 사람과 환경을 지키는 과학의 온기

고려대학교 환경생태공학과
하연정 연구교수

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꿈 많은 환경화학자 하연정 연구교수. 그는 엄마라는 이름을 얻는 순간 세상을 바라보는 새로운 눈도 함께 갖게 되었습니다. 엄마 과학자에게 과학은 단순한 실험 데이터와 논문 속 텍스트를 완성하는 일이 아닌 건강한 환경과 사람이 공존하는 진짜 세상을 만드는 일입니다. 가습기 살균제의 독성물질, 소독제인 락스에서 배출되는 염소기체, 미세플라스틱 등 생활 속 다양한 화학물질과 오염물질이 그의 연구대상입니다. 출산과 육아의 시간을 경력단절의 장벽이 아닌 인내와 성숙의 기회로 삼아 더 큰 연구 열정을 빚어낸 엄마 과학자 하연정 연구교수가 만드는 따뜻한 과학이야기를 소개합니다.

part1. 연구자의 길

가습기 살균제 원인물질 측정 방법 및 수족구병 진단키트 개발 등 환경 내 오염물질에 관심을 가지고 국민의 건강과 밀접한 연구를 진행해 오셨어요. 교수님의 주요 연구분야에 대해 설명해주세요.

나노자성물질연구와 독성연구에 바탕을 두고 우리가 생활하는 환경 내에 존재하는 여러 오염물질을 연구하고 있습니다. 박사과정, 박사후연구원 시절 배우고 익힌 지식과 기술을 접목해 가습기 살균제 사건의 원인 물질 중 하나인 양이온성 올리고머인 PHMG(polyhexamethylene guanidine)를 비롯해 락스와 같은 염소계열 소독제 사용으로 발생하는 기체의 유해 성분도 관심 있게 살펴보고 있습니다. 또한 수족구병 조기진단키트 개발을 위해 수족구병을 일으키는 바이러스를 검출하는 연구도 함께 진행하고 있습니다. 저는 연구자이자 두 아이의 엄마인데요. 아이들은 화학물질에 더 취약함을 알기에 우리 환경과 생활 속 유해화학물질에 더 많은 관심을 가지게 된 것 같아요.

학부에서는 화학을, 대학원에서는 환경을 전공하셨어요. 환경화학자로 성장하며 걸어온 과정이 궁금합니다.

서울대학교 화학부를 졸업하고, 서울대학교 환경대학원 환경계획학과에 진학해 환경공학, 환경법 및 환경정책 등 환경학자로서 성장하기 위한 다양한 지식을 배웠어요. 화학에 흥미가 많아 대학 전공으로 택했지만, 연구자의 길을 본격적으로 고민하는 단계에서는 눈에 보이지 않는 세상을 다루는 연구보다 일상생활에서 접목할 수 있는, 또 안전과 관련한 연구를 하고 싶은 마음이 컸습니다. 환경공학은 초창기 건설환경을 중심으로 학문이 발전했지만, 최근에는 다양한 환경오염에 대한 연구로 영역을 확장하고 있어요. 저의 경우 화학적 지식을 배경으로 다양한 환경관련 내용을 배우고 접목하는 것이 정말 재미있었어요. 환경에서의 납 다매체 거동 모형 개발을 주제로 석사 학위를 마치고, 텍사스대학교 오스틴캠퍼스(The University of Texas at Austin)에서 나노 물질 중 하나인 퓰러린의 생체 세포의 인지질 막으로의 결합 및 세포섭식에 관한 연구로 박사학위를 받았습니다. 2017년과 2018년에 걸친 두 학기동안 웨스턴뉴잉글랜드대학교(Western New England University)에서 겸임교수로서 수자원공학과 지하수공학을 교수하였습니다.

part2. 내가 하는 연구는?
환경 내 오염물질 분석

한국에 돌아온 후 연구재단 창의도전과제를 통해 ‘가습기 살균제 원인물질들의 지질막으로의 분배 측정’ 방법을 연구하셨어요. 연구를 시작한 동기가 있나요?

가습기 살균제 사건이 사회적 문제로 야기됐을 무렵 저는 미국에서 박사과정을 공부하며 첫째 아이를 임신, 출산하였습니다. 가습기 살균제 피해자가 주로 임산부와 영유아라는 사실에 마음이 너무 아팠어요. 저 역시 유학 전 동생과 자취를 할 때 가습기 살균제를 이용한 경험이 있기에 왜 이런 일이 발생했는지, 연구자로서 가습기 살균제 원인물질을 연구하고 싶은 마음이 있었습니다. 시간이 흘러 2019년 고려대학교에서 연구교수로 새롭게 일을 시작했는데요. 마침 제가 속한 연구실에서도 가습기 살균제 원인물질들에 대한 연구를 수행해오고 있었어요. 특히 가습기살균제 원인물질 중 하나인 양이온을 지니는 올리고머(PHMG)가 미생물에 독성을 일으키는 주요 매커니즘이 세포 인지질막과의 강한 결합성이라는 것을 알게 되었는데요. 제가 박사과정 때 주로 연구한 인지질막과 나노물질의 결합을 올리고머에 적용하면 가습기 살균제 원인물질의 인지질막으로의 결합 메커니즘을 규명하는 데 도움이 될 수 있겠다는 기대로 창의도전과제를 지원하였습니다.

1년의 연구를 통해 가습기 살균제 물질의 지질막 분배 기작과 다른 오염물질들과의 차별성을 고찰하셨죠?

화학물의 체내 유입 및 독성연구의 첫 단계라 할 수 있는 지질막의 분배 기작을 가습기 살균제 사건의 대표적인 원인물질인 올리고머(PHMG)에 대하여 살펴보았는데요. 연구 결과 올리고머는 음이온을 띈 인지질과 가장 많이 결합했지만, 양이온과 음이온을 동시에 지니는 인체 지질막 유사 성분의 양성이온(zwitterionic) 지질막과도 많이 결합함을 파악했어요. 또한 리포좀 누출 분석(liposome leakage assay)을 통해서 PHMG는 음이온 지질막보다 양성이온 지질막의 파열을 더 많이 일으킴을 확인하였습니다. 이는 양이온성 올리고머가 인체 내에서도 독성을 일으킬 수 있음을 밝힌 것으로, 앞으로 보다 정확한 독성 매커니즘을 규명하는 실마리를 마련했습니다.

지난해부터는 ‘자성 나노입자를 이용한 수족구병 조기진단키트 개발’ 연구도 진행 중이신데요. 자녀의 수족구병 진단에서 연구 아이디어를 얻으셨다고요?

2019년 한국에 오며 아이들이 어린이집을 다니기 시작했어요. 봄철 수족구병이 유행할 무렵이 되면 새 환경에 적응이 어려웠는지 저희 아이가 어린이집에서 제일 먼저 수족구병에 걸렸습니다. 그 뒤 어린이집에서 다른 아이들도 수족구병에 걸렸다는 소식을 들으면 죄송한 마음이 너무 컸어요. 수족구병에 대해 잘 몰랐었는데, 저희 아이가 걸리고 보니 예방접종도, 치료약도 없더라고요. 소아청소년과 의사도 육안으로 입과 손, 발에 수포가 있는 것을 보고 진단을 내릴 뿐 정확한 진단법이 없다는 것도 알았습니다. 특히 법정 제4급의 전염병인 수족구병은 영유아 사이에서 전염력이 매우 높지만, 조기 진단이 쉽지 않아요. 때문에 아이가 수족구병에 걸리면 저처럼 맞벌이 부모는 갑자기 일주일 정도 휴가를 쓰거나 아이를 맡길 곳을 급히 찾아야 합니다. 그래서 수족구병이 유행하는 시기에 어린이집마다 진단키트를 배분하여 열이 나거나 컨디션이 좋지 않은 아이들을 손쉽게 조기 진단하여 격리할 수 있다면 확산을 막을 수 있지 않을까 생각을 하게 되었습니다.

화학물질이 아닌 바이러스를 대상으로 하는 진단키트 개발은 연구자로서 새로운 도전이라 느껴져요.

미국에서 박사학위를 마친 후, 같은 대학에서 박사 후 연구원을 하던 남편, 그리고 남편의 지도교수님과 함께 자성나노입자를 이용한 말라리아 진단키트 개발을 주제로 빌&멜린다 재단(Bill&Melinda Foundation)의 연구비를 지원받게 됐는데요. 얼마 후 저희 부부가 미국 내 타 지역으로 이주를 하며 적극적으로 실험을 진행하지 못했어요. 결국 논문 리뷰 및 실험방법 등을 제안하는 간접적인 방식으로 연구에 참여할 수밖에 없었던 점이 계속 아쉬움으로 남았어요. 이후 자성입자와 이를 활용한 실험을 실제 진단키트 개발에 꼭 적용해 보고 싶었는데요. 아이들의 수족구병이 계기가 되어 자성나노입자를 이용한 수족구병 진단키트 개발을 주제로 연구재단 과제에 도전했습니다. 진단키트 개발은 나노물질합성에서 출발하지만 진단 대상인 바이러스는 제가 처음 접하는 만큼 ‘이런 진단키트가 있으면 좋겠다’는 간절함으로 바이러스에 대해 새롭게 배우며 연구를 추진하고 있습니다. 작년 5월부터 지금까지는 자성나노물질의 특성을 살펴보고 수족구 바이러스 항원을 코팅하는 연구를 수행했고요. 올해는 검체 내 바이러스의 농축 기법 정립 및 진단키트 제작을 계획하고 있어요. 이번 7월에는 병원성바이러스은행에서 본격적으로 진단키트 테스트를 진행할 예정입니다.

자성물질을 이용한 수족구병 진단키트 개발의 이점은 무엇인가요?

임신테스트기를 비롯해 다양한 조기진단키트를 시중에서 쉽게 볼 수 있어요. 특히 코로나19 발생 초기 우리나라는 진단 키트의 조기개발과 공급으로 효과적인 방역에 성공할 수 있었고요. 진단키트는 낮은 농도의 바이러스를 정확하게 검출하는 게 중요한데요. 아이들의 경우 피를 뽑아 검사하는 침습적 방법은 고통이 수반되고, 타액을 이용한 검사는 낮은 농도에서 좋은 정확도를 얻기 어려워요. 반면 자성나노입자는 외부자기장을 이용하여 쉽게 분석물질의 농도를 농축시킬 수 있는 큰 장점을 가지고 있어서 자성물질을 이용하면 보다 빠르고 정확하게 수족구병 진단이 가능할 것으로 보입니다. 나아가 다양한 바이오물질들과 안정적으로 결합하는 자성나노입자를 이용하면 바이러스 진단 외에도 음식에 존재하는 알러지 성분 검출 등 다양한 응용이 가능할 전망이에요.

출산과 육아는 엄마 과학자들이 공통으로 이야기하는 어려움 중 하나인데요. 교수님의 경우 아이를 키우는 과정에서 연구의 영감을 많이 얻으신 것 같아요.

모든 부모님들과 마찬가지로 아이를 키우는 엄마 연구자로서 육아와 연구를 병행하는 것이 저에게도 단연 큰 어려움입니다. 아이와 함께하는 시간과 비례해 연구하는 시간이 한정적이다 보니 하고 싶은 실험도, 연구 아이디어도 생각만 할 뿐 머리와 마음속에 쌓아만 놓고 있기도 해요. 하지만 아이를 키우면서 기존에는 경험하지 못한 새로운 환경을 경험하고, 또 아이를 키우는 부모님들과 소통하면서 생활과 밀접한 연구주제들을 생각해 내게 된 것은 새로운 기회이기도 합니다. 아이 젖병을 고온에서 소독할 때 플라스틱 내의 첨가제가 용출되어 나오지는 않을지, 아토피가 심한 아이가 수분 크림을 너무 자주 발라도 괜찮을지, 유통기한이 지났지만 아직 상하지 않은 음식을 구분해 낼 방법은 없는지 등등의 삶 속의 아이디어와 연구의 접점을 생각하고 있어요. 나아가 육아는 여성연구자로서 묵묵히 견뎌나가는 과정이고, 시간인데요. 아이들에게 얻는 에너지도 많기 때문에 이 시간은 새로운 힘이 되기도 합니다. 앞으로 마음속에 쌓아두고 있는 것을 하나씩 하나씩 실험으로 수행해 보고 싶습니다.

국민의 건강은 물론 일상생활과 밀접한 분야인 만큼 교수님의 연구결과가 삶의 질 향상에 미칠 기대가 큽니다.

현재 제가 수행하는 오염물질의 인지질막으로의 결합 및 인지질 구성성분으로 이루어진 리포좀 파열 연구, 자성나노입자를 이용한 바이러스 검출키트 개발, 그리고 염소계열 기체의 노출량 산정을 위한 수동채취기의 개발 기법은 한 가지 오염물질뿐 아니라 다양한 오염물질들에 적용 가능한 기법입니다. 이러한 방법론과 기술이 앞으로 환경 내 다양한 오염물질의 세포와의 결합 및 오염물질의 검출에 기여할 수 있길 저 역시 기대합니다.

part3. 나의 연구 원동력&경쟁력

교수님의 연구 경쟁력은 무엇인가요?

특별함은 없어요. 다만 연구자로서 시간을 잘 관리하고, 성실하고 묵묵히 계획한 연구를 수행하고자 합니다. 더불어 환경공학 연구자들은 화학, 생물, 건축, 도시, 에너지 등 학문적 배경이 다양합니다. 저는 화학을 기반으로 환경을 공부하였기에 화학물질 위주로 세세하게 보는 관점을 견지하는 것도 제 연구의 차별성이라고 할 수 있을 것 같아요.

연구자로서 궁극적으로 도전하고 싶은 목표는 무엇인가요?

앞서 말씀드린 것처럼 생활 속 유해화학물질에 관한 연구를 앞으로도 꾸준히 수행하여 화학물질의 잘못된 사용으로 인한 사건들이 발생하지 않게 도움을 주는 연구자로 성장하고 싶습니다. 나아가 연구자로서 저의 기본 신념은 따뜻한 연구를 수행하는 것입니다. 과학적 연구도 사람과 자연에 대한 관심에서부터 시작돼요. 나와 우리 이웃이 겪는 어려움을 해결해나가고자 하는 마음을 늘 갖도록 노력하고 싶어요.

연구자로서 가장 행복한 순간은 언제인가요?

매일 아침 6시 30분경 연구실 문을 열고 책상에 앉아요. 아무도 없는 실험실의 고요함에 마음이 편안해지고, 실험에 집중을 하다 보면 마음속에 고민, 스트레스도 사라집니다. 하루 중 가장 평안한 순간이에요. 또 실험을 할 때 기대 이상 결과가 잘 나올 때가 있어요. 가설과 실험 결과가 잘 맞으면 더 없이 행복합니다. 저는 탄력근무로 다른 연구자들보다 일찍 출근해서 일찍 퇴근하는데요. 이른 시간 실험에 집중하고 동료연구원들이 실험에 몰입하는 시간에는 반대로 서류 중심의 업무를 하며 효율을 높이고 있어요.

신진연구자로서 연구재단에 당부의 말씀이 있다면 들려주세요.

수족구병 진단키트 연구는 바이러스 연구 및 진단키트를 만드는 실험적 일을 수행해 본 적이 없는 저에게는 정말 ‘창의도전’ 과제인데요. 연구재단에서 기회를 주셔서 정말 감사한 마음으로 연구하고 있습니다. 앞으로도 창의도전을 하는 신진연구자들에게 많은 기회를 제공해 주셨으면 합니다. 또한 현재 창의도전 과제는 외국인 신진연구자도 신청할 수 있지만, 지원 서류가 한국어로 되어 있어 외국인들이 작성에 어려움을 겪는 것 같아요. 한국에서 연구를 수행하는 외국인 연구자들을 위해 과제 지원절차가 보완된다면 보다 글로벌한 연구 지원기관으로 위상을 높일 수 있을 것 같아요.

epilogue

하연정 연구교수의 신념은 나와 우리 이웃이 겪는 어려움을 해결해나가고자 하는 마음으로 따뜻한 연구를 수행하는 것입니다. 사람과 자연에 대한 관심에서 시작되는 그의 연구 열정이 36.5℃ 건강한 세상을 지키는 온기가 되길 응원합니다.

이렇게 걸어왔습니다

2019.2~현재

고려대학교 환경생태공학부 연구교수

2017.8~2018.5

Western New England University 환경공학과 겸임교수

2016.6~2017.10

The University of Texas at Austin 화학공학과 연구원

2001.3~2005.2

서울대학교 자연과학대학 화학부 졸업

2006.3~2008.2

서울대학교 환경대학원 환경계획학석사 졸업

2009.8~2014.12

The University of Texas at Austin 환경공학박사 졸업

연구모음zip
  • 가습기 살균제 원인물질들의 세포내 인지질막으로의 결합 및 분배
  • 자성나노입자를 이용한 수족구병 조기진단키트 개발
  • 염소계 소독제 사용 시 발생하는 염소계 기체의 누적노출량 추정을 위한 수동채취기 개발

내 인생의 책

박완서 선생님의 에세이집 ‘못 가본 길이 더 아름답다’를 추천합니다. 일제 강점기, 6·25 전쟁, 아들의 죽음 등 역사 속에서 어쩔 수 없이 겪어야 했던 고난과 개인의 큰 아픔 속에서도 묵묵히 살아온 시간이 치유되었던 이유는 서로 간의 사랑이었음을 담담히 고백하는 이 책은 읽을 때마다 무거운 울림과 따뜻한 위로를 줍니다. 이 책은 연구에 매진하면서 때로는 많은 스트레스를 받는 연구자에게도, 또 코로나19로 어려움을 겪는 우리 모두에게도 이 시간들을 묵묵히 견디고 살아가는 것 자체가 치유와 힘이 될 수 있다는 메시지를 전하는 것 같습니다.

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