한림대학교춘천성심병원 이비인후과 박찬흠 교수(한림대학교 나노바이오재생의학연구소장)팀 석·박사 통합과정생 김기현·이철희·손유상 연구원이 11월 27일 우주항공청에서 주최한 '스페이스 해커톤 대회' 초소형 위성 임무 아이디어 부문에서 대상을 차지했다.

스페이스 해커톤 대회는 위성정보 활용 확대와 위성정보-AI 융합을 촉진하고 차세대 우주항공 인재를 발굴하기 위해 우주항공청이 개최하는 경진대회다. 올해 대회에는 대학생과 스타트업 종사자 등 114개팀 284여명이 참가했으며, 이 중 30개팀 75명이 본선에 진출해 치열한 경쟁을 펼쳤다.

대회는 ▲위성정보 빅데이터 활용 아이디어 ▲위성활용 비즈니스 모델 ▲초소형 위성 임무 아이디어 등 3개 부문으로 나뉘며 참가자가 직접 주제를 선정한다.

박찬흠 교수팀은 초소형 위성 임무 아이디어 부문에서 '우주 미세중력 환경에서의 실시간 궤도상 In-Situ PCR 시스템' 연구를 발표했다. 이 연구는 초소형 자율형 위성(CubeSat)에서 유전자 추출부터 PCR 증폭, 형광 검출, 지상 전송까지 전 과정을 자동으로 수행해 우주 현장에서 실시간 유전자 분석을 가능하게 하는 '궤도상 in-situ PCR 시스템' 개발 연구다.

이 시스템은 칸디다 균 시료를 우주에서 자동으로 준비하고 분석할 수 있도록 설계됐다. 시료를 녹이고 혼합하는 과정도 자동으로 이루어지며, 작은 구조를 이용해 별도의 펌프 없이 시료가 이동하도록 만들었다. 또 위성 내부 온도를 정밀하게 조절하는 장치가 있어 PCR(유전자 증폭) 실험을 안정적으로 수행할 수 있다. 이렇게 분석된 데이터는 실시간으로 지상으로 전송된다.

기존 우주 생명공학 연구는 대부분 ISS(국제우주정거장, 이하 ISS)에서 시료를 채취한 뒤 지구로 가져와 분석하는 방식이었다. 그러나 귀환 과정에서 방사선, 진동, 온도 변화 등으로 유전적 신호가 변형되고, 분석까지 수 주가 걸려 실시간 대응이 어려웠다. 이에 우주 현장에서 즉시 분석할 수 있는 기술이 필요했다.

이번 연구의 목적은 기존 방식의 한계를 넘어, 우주 미세중력·방사선 환경에서 생명체의 유전자 변화와 감염 위험을 즉시 감지·모니터링 할 수 있는 세계 최초 수준의 우주 현장 분석 플랫폼을 구현하는 데 있다.

박찬흠 교수는 "연구 타깃으로 선정한 칸디다 균은 우주 환경에서 병원성이 높아지는 것으로 보고된 미생물로, 향후 ISS 실험 결과와 비교해 과학적 검증을 이어갈 계획"이라며 "이번에 개발한 기술은 ISS에서는 수행 불가능한 고병원성 세균 연구를 수행할 수 있고 저비용, 반복 실험이 가능한 초소형 자율형 위성 기반 플랫폼으로 확장될 수 있어, 앞으로 우주 바이오 연구와 민간 생명공학 생태계 조성에도 의미 있는 기여 할 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 박찬흠 교수팀은 이번 대상 수상으로 상금 1000만원과 함께 해외 우주 기관 탐방 프로그램을 지원받는다.