김세권 부경대학교 교수는 아직도 많은 이공계 교수들이 열악한 연구환경에 어려움을 겪고 있다며 과학기술 경쟁력을 키우기 위해서는 무엇보다 현실을 반영한 과학기술정책을 펼쳐야 할 것이라고 지적했다.
특히 그는 지방대학의 경우 대학원 진학률이 매우 낮아 연구실에 대학원생이 크게 부족한 실정이라며 일본 문무성처럼 정부에서 외국인 유학생들을 지방대에 배분해주는 방안과 해외 박사학위 소지자를 포스닥으로 유치하는데 용의하도록 제도적인 개선책이 만들어졌으면 한다고 밝혔다.
그는 또 정부 과학기술 관련부서의 고위책임자들이 인문계 출신이 많아 과학기술정책 입안 과정에 전문성 결여에 따른 부작용과 직권을 이용한 영향력 행사로 국책사업을 실패로 몰아가는 경우가 있다며 이공계 출신의 행정부서 진출을 대폭 확대해야할 것임을 피력했다.
해양생물분야 세계최고의 석학인 김세권 부경대 교수의 삶의 일대기를 통한 연구활동의 세계와 최근 근황 및 관련분야 발전 가능성에 대해 일문일답으로 들어본다.
● 교수님께서 해양생물분야를 전공하게된 동기와 그 배경을 들려 주시지요.
“내가 어렸을 때 충남 아산에 있는 외갓집에 자주 놀러갔었다. 지금 삽교천 근방에 있는 바닷가 마을이었는데 넓은 갯벌에서 먹이를 찾아 움직이는 수없이 많은 게들을 잡고 놀면서 많은 시간을 보냈다.
또한 외갓집에선 식사할 때 마다 평소에 잘 먹지 못하던 자연산굴과 생선을 많이 먹을 수 있었다. 이로 인해 바다에 관심을 갖게됐고 학문적 열의로 이어져 부산수산대학(현 부경대학교)에 입학하게 됐다. 해양생물 자원중 약 5%정도만이 인류가 이용하고 있고, 그것도 일부 해조류와 생선에 국한돼 있다는 점에서 바다에 대한 관심과 학문적 열의는 인류 부존자원의 새로운 개척이라는 사명감을 갖게했다.
◇ 해양생물의 생화학적 연구
바다에는 지구전체 생물 중 약 80%가 서식하고 있다. 이들 해양생물 중에는 육상생물이 생산하지 못하거나 육상생물에서 볼 수 없었던 새로운 기능을 갖는 물질들이 다수 존재한다.
예를 들면 바다는 평균 압력이 380기압인 고압력의 세계에서 서식하는 생물은 독특한 고압내성기구를 가지고 있다. 또 해수의 평균온도 1-4 에서 서식하는 호냉성 생물이 있는가 하면 300 이상의 고온수를 분출하는 열수광상(熱水鑛産)에 존재하는 초고온성 생물이 발견되고 있다. 이처럼 다양한 해양생물을 효율적으로 활용하기 위해 해양생물의 생화학적 특성을 연구하게 됐으며, 국내 최초 해양생화학연구실을 만들어 이 분야의 개척을 시작하게 됐다.”
● 교수님의 주요 연구분야인 해양생물로부터 생리활성물질의 탐색 및 개발에 관해 알기 쉽게 설명해 주시지요.
“바다에 살고 있는 어류, 해조류, 미세조류 및 해양미생물 등 3만종 이상의 해양생물자원 중 생선과 해조류는 예로부터 인류의 주된 단백질 공급원으로 이용돼 왔다. 바다라는 특수환경으로 인해 육상생물들이 갖지 못하는 뛰어난 생리활성물질들이 밝혀지고 있지만 이들 생리활성성분들이 극소량 함유되어 있고 구조 또한 매우 복잡해 합성이 어렵고 독성이 있는 경우가 많아 실용화가 어려운 실정이다.
그러나 해양생물자원 중에는 그 자체는 생리활성을 나타내지 않지만 화학적·효소적으로 변형시키면 활성을 나타내는 잠재적 생리활성 물질이 많이 존재한다는 사실을 알게됐다. 미 이용해양생물자원이나 수산가공부산물 중에 존재하는 잠재적 생리활성소재를 생명공학기법을 활용해 변형시키면 생리기능성 물질로 전환시킬 수 있다는 것이다.
◇ 생리기능성 소재개발이 목적
예를 들면 생선육을 섭취하기 위해 껍질을 제거시킨 경우, 제거된 생선껍질에는 콜라겐 단백질이 80%이상 함유돼 있어 이를 뜨거운 물로 가열하면 가용성젤라틴을 얻을 수 있다. 이것을 효소로 분해시키면 노화를 억제할 수 있거나 혈압을 낮추어 줄 수 있는 기능성 물질(펩타이드)을 얻을 수 있는 것이다.
이와 같이 미 이용해양생물자원이나 수산가공부산물 중에 존재하는 잠재적 생리기능성물질을 생명공학기법을 이용해 인류에게 유용하게 활용될 수 있는 생리기능성 소재로 개발하고자 하는 것이 바로 나의 주요 연구분야다.”
● 특히 이들 연구분야 가운데 실용화에 성공했거나 상품화를 앞두고있는 제품이 있다면 한 말씀 부탁합니다.
“현재까지 수행해 온 해양생리활성물질분야의 다양한 연구중에서 산업화에 성공한 것은 게·새우 껍질에 함유돼 있는 난용성 키틴을 막효소반응기시스템을 이용해 키토산올리고당을 연속적으로 생산할 수 있는 기술을 대표적으로 들 수 있다.
이른바 ‘막효소반응기 시스템을 이용한 키토산올리고당의 연속적 생산기술’은 이미 (주)키토라이프에 기술이전시켜 1,000억원대의 부가가치를 창출했으며 200억원대의 수입대체효과와 300만달러 이상의 수출실적을 기록하는 등 관련산업에 크게 이바지 했다. 효소를 이용한 키토산 올리고당 대량생산기술은 세계최초의 기술로 과학기술부로부터 국산신기술인증(KT마크)를 받았으며, 재단법인 산학협동재단으로부터 제25회 산학협동 대상을 수상한바 있다.”
◇ 생선뼈서 수용성 칼슘 대량생산
● (주)미원상사와 산학협동으로 새로운 칼슘제를 상품화 한다고 알고 있습니다. 최근 진행 상황과 앞으로의 계획은.
“해양바이오프로세스연구단에서는 최근 우리나라 수산물의 총 생산량이 점차 감소추세에 있기 때문에 미 이용해양생물자원 및 수산가공부산물의 효율적인 활용, 고부가가치화 및 새로운 생리기능성 소재를 개발해 기능성식품, 기능성화장품 및 한약재소재 등에 적용하는 연구개발을 진행중이다.
또 본 연구단에서는 수산가공부산물 중에 함유돼 있는 단백질, 지질, 탄수화물 및 미네랄 등의 유용물질을 회수해 막과 효소반응기를 조합시킨 막효소반응기 시스템을 이용, 연속적으로 가수분해해 분자량 크기별로 분해물을 분획한 후 항산화, 항고혈압, 치매와 암을 억제할 수 있는 기능성 물질을 제조하기 위한 연구도 수행하고 있다.
여기서 얻어진 기능성 소재들을 산업화하기 위한 동물모델 적용실험이 진행중이며 향후 (주)미원상사와 공동으로 황산화, 항고혈압 펩타이드의 개발 및 생선뼈를 효소로 분해해 흡수가 용이한 수용성 칼슘을 대량생산하는 공정을 개발하는 것들이 검토되고 있다.”
● 키토산이 분자량에 따라 항암효과에서부터 중금속 제거, 항균, 다이어트, 치매 방지 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있습니다. 시중에 판매되고 있는 키토산 관련 제품의 올바른 선택 방법을 들려주시지요.
게나 새우껍질·오징어 뼈에 존재하는 것은 주로 키틴이라는 다당류인데 이것을 용해시킬 수 있는 용매가 없어 활용에 한계가 있다. 그래서 키틴에 있는 아세틸기를 제거(탈아세틸화)하여 키토산으로 만드는 것이다. 키토산은 유기산에 잘 녹아 활용도를 높일 수 있기 때문이다.
◇ 사람에게는 키토산 분해효소가 없다
키틴으로부터 키토산이 만들어짐으로써 게껍질과 같은 폐기물이 광범위하고 유용하게 이용될 수 있게 되었으며 건강보조식품으로까지 주목을 받기 시작했던 것이다.
1995년 일본에서 개최된 심포지움에 참석했을 때 키토산 관련 상품을 수집한바 있다.
그 당시 건강보조식품으로써 키토산 상품의 내용물을 보면 키토산, 잇꽃유, 밀랍, 유화제, 비타민E 등을 혼합시킨 것을 타블렛으로 만든 제품이 대부분이었다. 그러나 중요한 문제는 키토산은 물에 녹지않을 뿐만 아니라 사람의 소화관에는 이를 분해시킬 효소가 없어 흡수가 될 수 없다는 점이다.
이것은 섬유소 성분이 소화관에서 분해시키는 효소가 없기 때문에 흡수되지 않고 변을 형성하는 것과 마찬가지임을 의미한다. 그런데도 키토산 자체를 동물용 대상으로 복강에 직접 투여해 면역증강작용, 항암작용과 같은 생리활성이 있다는 결과가 발표돼 키토산의 인기가 폭발적으로 높아지긴 했다.
사람의 경우 단백질을 섭취하면 소화효소에 의해 분해되어 아미노산이나 저분자 올리고 펩타이드로 분해되어 흡수된다. 이와 마찬가지로 키토산도 사람이 섭취했을 때 글루코사민이나 저분자 올리고당으로 분해되어야만 흡수가 가능한데 불행하게도 사람의 소화관에는 키토산을 분해시키는 효소가 없다.
따라서 나는 일본이 키토산 연구에 오랜 역사를 가지고 있다는 점에 착안, 일본에서 시작하지 않은 연구가 무엇인가를 검토했다. 그것이 바로 키토산을 효소로 분해시켜 흡수가 가능하도록 한 올리고당 생산에 관한 연구였던 것이다. 그 당시 염산으로 키토산을 분해시키는 연구가 이루어졌으나 일본의 식품위생법에 키토산을 염산으로 분해시킨 것을 건강보조식품으로 사용할 수 있었고 우리나라도 마찬가지였지요.
◇키토산 올리고당 분자량에 따라 효능달라
키토산을 유기산으로 녹여 1% 용액으로 만들어도 점성이 매우 높기 때문에 효소분해반응을 시키는 것은 매우 곤란한 일이었다. 그리고 그 당시 키토산을 분해시키는 효소의 가격이 g당 28만원이 넘어 경제성이 취약했다. 일본에서도 키토산을 효소로 분해시켜 올리고당을 대량생산하는 것이 불가능하다고 보았던 것이다.
그러나 나는 해양수산부의 특정연구과제로 연속식 한외여과막 생물 반응기 시스템을 개발하여 일정 효소량을 반응기에 넣어 계속 순환시켜 분해된 올리고당만을 분자량 크기별로 분리해 내는데 성공했다. 이를 즉시 (주)키토라이프에 기술을 이전시켜 생산했으며 과학기술부로부터 국산신기술 인증서(KT마크)를 받아 판매가 급성장하게 됐다.
그런데 더욱 흥미로운 것은 키토산 올리고당의 분자량 크기에 따라 항암효과, 항치매효과, 항노화효과 및 항균작용이 현저히 다르다는 사실을 알게됐다. 이를 국제학술지(Process Biochemistry. Carbohydrate Polymer 등)에 게재하면서 프랑스 렘스 대학의 람베(Lamber) 교수, 일본 나가사키 대학의 하야시(Hayashi) 교수 및 미국 마세츠 대학의 헐틴(Haltin) 교수로부터 키토산 올리고당의 응용에 관한 공동연구 제의를 받아 공동 연구를 수행하기도 했다.
국내에서는 과거에 대부분 염산에 의한 키토산 올리고당을 제조해 시판했는데 염산으로 키토산을 분해시킬 경우 인체에 유해한 물질이 생성될 뿐만 아니라 염산을 완전히 제거하지 않은 제품을 섭취하면 체내에 나쁜 영향을 끼칠 수 있다.
◇ 키토산 관련제품 복용시 주의사항
따라서 소비자들이 키토산 관련제품을 복용할 때는 반드시 키토산 및 그 올리고당에 대한 기본지식을 갖추고 효소로 분해해 유해한 성분이 없는지 상품의 실제 내용물을 잘 파악한 후 자기 건강 상태에 따라 알맞은 제품을 선택하는 것이 무엇보다도 중요하다고 할 수 있다.”
● 최근 열린 ‘제7차 아시아-태평양 키틴 키토산 심포지엄’의 성과를 들려 주신다면.
아시아-태평양 키틴키토산 국제 심포지움은 1994년 말레이시아에서 처음 개최된 후 태국, 대만, 일본, 싱가포르에서 2년마다 각각 개최된 바 있다. 2년전 싱가포르에서 개최된 심포지움에서 제7차 심포지움 개최권를 한국으로 가져오면서 조직위원장을 맡게됐다.
이 심포지움에서는 일본, 태국, 대만, 미국, 노르웨이, 터키 등 26개국 300여명의 연구진이 참석했다. 내용면에서도 키토산의 자원과 생산, 키틴·키토산의 화학적·효소적 변형, 키틴·키토산의 올리고중합체 및 글루코사민, 키틴·키토산 분해효소, 키틴·키토산 응용 등 전반적인 내용들이 발표됐다. 전 세계 키틴·키토산 관련 연구 및 제품화 내용을 한자리에서 살펴볼 수 있었다는 점에서 국내 키틴·키토산 산업 활성화에 큰 도움을 준 것으로 평가되고 있다.”
◇ 어패류 식사 많을수록 장수한다
● 해양바이오프로세스연구센터의 산학협동 등 개선해야할 점이 있다면 한 말씀해주시지요.
“앞에서 말한바와 같이 해양생물은 육상생물에 비해 서식환경이 전혀달라 생리적 대사과정과 성분이 육상생물과는 상이한 점이 많고 그 구성성분이나 이들이 생산하는 대사산물에는 완전히 새로운 물질이 많은 것으로 알려져 있다.
일본암예방연구소가 17년간에 걸쳐 일본인 26만 5천명의 사망원인을 역학적으로 조사한 결과 어패류 식사의 빈도가 높을수록 장수하는 것으로 나타났다. 또한 각종 성인병의 이환률과 사망률의 증가가 어패류를 자주 섭취함으로써 억제될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
예로써 고혈압이나 암(자궁암, 간암)의 경우 생존시 어패류를 거의 먹지 않은 사람들은 자주 먹은 사람에 비해 각각 1.8배, 2.6배 정도로 발병률이 높아 사망하게 된다는 것이다. 즉 어패류에는 고혈압이나 암과 같은 성인병을 예방하는 생리활성 성분이 존재한다는 것을 의미한다.
우리나라도 이미 고령화 사회로 접어들었으며 머지않아 초고령화 사회가 예상되고 있다. 이는 건강기능성 식품 및 의약품 시장의 지속적인 성장으로 이어질 것이 예상되고 있어 해양바이오 산업분야에서의 해양생물자원 개발과 여기서 얻어진 유용한 기능성 소재 및 산업화를 위한 제반기술 확보가 어느때 보다 요구되고 있다.
무엇보다도 오늘날 고유가 시대로 접어들면서 수산제조업체들이 상당한 경영악화 일로에 처해 있다. 이제 부가가치가 낮은 단순가공에서 벗어나 고부가가치의 해양바이오 산업으로의 전환이 하루 빨리 이루어져야 한다.
◇ 수산제조사들의 소극적인 개발투자
그럼에도 불구하고 수산제조업체들의 CEO들은 새로운 제품의 개발투자에 매우 소극적이고 회의적이어서 안타까울 때가 많다. 연구소를 갖춘 기업이 전무한 상태다. 여기에는 그 동안 교수들이 산학협동으로 수행한 과제들이 거의 성공을 하지 못한 것에 대한 불신도 한 몫 한 것 같다. 그래서 앞으로 정부나 지자체의 산학협동에 대한 가교역할이 필요하지 않을까 생각된다.”
● 해양바이오 분야 인력수급 및 우리나라 이공계 교육에 대한 교수님의 견해는.
사실 1997년 외환위기 이전만 해도 해양바이오 분야를 전공하는 4학년 학생들의 조기취업으로 후학기 수업에 지장이 있을 정도였다. 그러나 지금은 관련업계의 전반적인 침체로 위기로 느낄 정도로 인력수급에 심각함을 보이고 있다. 요즘 학생들과 면담을 해보면 대다수의 학생들이 전공 분야 진출보다는 공무원 시험준비에 몰두하는 학생이 너무 많다는 사실을 알 수 있다.
또 한국의 대학교육은 일본의 그것을 그대로 답습했고 계속 모방해 왔다고 해도 과언이 아니다. 일단 해당대학을 나오기만 하면 모든 것이 결정되는 서열화된 사회구조를 만들어 버렸다. 이로 말미암아 대학생들의 경쟁력이 크게 떨어졌다.
또한 이공계 인력이 너무 지나칠 정도로 확대되어 노동집약산업에서 고도기술집약적 산업으로 전환되는 시점에 공급과잉현상을 보이면서 지금과 같은 위기에 직면했다고 본다.
◇ 노력에 비해 보상받기 힘든체제
이로 인해 과학기술인력에 대한 사회적 지위와 인식이 저하됐고 과학기술인력에 대한 보상체제가 노력보다 적절한 보상을 받기 힘든 체제로 변화했다. 현장과학기술인력이 가장 압박감을 받는 부분인 고용안정성이 감소되었다는 점이다. 이에따라 이공계 대학교육시스템도 개선하지 않으면 안될 상황에 와 있다.
● 마지막으로 이공계를 선망하고 과학자를 꿈꾸는 파퓰러사이언스 독자들을 위해 하시고 싶은 말씀은.
“이공계를 선망하고 과학자를 꿈꾸는 젊은이들 조차도 주위의 만류로 꿈을 이루지 못할 처지에 있는 것이 지금의 현실이 아닌가 싶다. 최근 들어 과학기술자에 대한 처우문제가 자주 거론되고 있는 것으로도 알 수 있듯 현실과 이상속의 과학자의 모습에는 많은 차이가 있고, 이에 많은 과학도가 앞날에 대한 불안감으로 확신속에 연구에 임하지 못하고 있지 않나 생각된다. 그러나 현실의 벽앞에 가슴속의 열정을 접는 우를 범하지 말아달라고 부탁하고 싶다.
과학을 진정으로 사랑하는 마음이 있고, 자신의 신념을 향해 묵묵히 성실히 매진할 각오만 되어 있다면 현실의 그 어떤 장벽도 허물 수 있으리라고 확신한다. 성공한 많은 사람들은 자신의 꿈을 향해 한 길만을 고집해 끝없이 도전한 끝에 비로소 성공의 값진 열매를 이루어 내는 모습을 우리는 많이 봐 왔지 않았나. 과학기술은 공장에서 제품을 뚝딱 생산해 내는 것과는 전혀 다른 만큼 연구결과의 당장의 가시적인 결과에 조바심내고 연연해 할 필요는 없다.
작은 힘이 모이고 모여 그 시너지효과로 엄청난 결과물을 만들어 낼 수 있는 것이 바로 과학기술이다. 작은 실험과정 하나하나에 정직과 성실로 임하고, 그렇게 얻어지는 작은 연구결과들이 과학기술의 큰 진보로 윤택한 삶이돼 돌아온다는 것을 명심해 주기 바란다. 시간이 걸리고 과정이 험난해도 보람과 희열 또한 큰 것이 과학이다. 열정과 진실된 마음, 끝없이 노력하고 도전하는 젊은 과학도가 많은 나라, 우리나라가 그리 되었으면 하는 바램이다.”
◇ 김세권 교수 프로필
● 경력
1982. 9. 현 재 부경대 화학과 전임강사 교수 /1988. 9 1989. 8 미국일리노이대 객원교수 / 1993. 9 1995. 8 부경대 화학과 학과장 / 1998. 8 2000. 12 한국키틴키토산 학회 초대회장 / 1999. 3 2000. 2 캐나다 메모리얼대 객원교수 / 2000. 6 2000. 8 캐나다 메모리얼대 연구교수 / 2001. 10 현 재 한국과학기술한림원 정회원 (농수산학부) / 2002. 7 2004. 7 부경대 자연과학대학 학장 / 2002. 7 2004. 7부경대 기초과학원 원장 / 2003. 5 2005. 4부경대 한약재개발연구소 소장 / 2003. 9 현 재미국 Worldnutra 국제학회 국제자문위원 / 2004. 1 2004. 12한국생물공학회 부회장 / 2004. 3 2005. 2 한국해양과학기술협의회 이사 / 2004. 8 현재 해양수산부 마린바이오21사업 해양바이오프로세스 연구단 단장 /2005. 1 현재 한국생화학회 이사 / 2005. 6 2006. 9캐나다 메모리얼 연구교수 / 2005. 10 현재 한국해양수산기술진흥원 이사 / 2005. 10 현재 Asian chitin journal 편집위원
● 상훈
1998. 10 한국수산학회 우수논문상 수상 / 2000. 5 제 4회 부경대 학술상 수상 / 2002. 5 미국 유화학회 최우수논문상 수상 / 2002. 5 한국수산학회 원종훈 학술상 수상 / 2003. 4 산학협동재단 산학협동상 대상 수상 / 2003. 11 눌원문화재단 학술상
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
