◎90년대 들어 미·일서 생물분자 이용 개발 착수/슈퍼컴퓨터보가 처리속도 100만배 빠를것/세게 생명공학자들 “2010년이면 등장할것”

새해를 맞은 세계 생명공학계의 화두는 단연 ‘DNA컴퓨터’이다.

지난 3일 전세계 과학자 5천여명이 참석한 가운데 뉴델리에서 개막한 인도과학대회에서 미국 카네기 멜런대학의 라지 레디 교수는 “컴퓨터가 인간의 두뇌를 빠른 속도로 따라 잡고 있다”면서 “2010년이면 인간의 두뇌력과 거의 맞먹는 초당 1조차례의 지시사항을 처리할 수 있는 컴퓨터가 등장할 것”이라는 꿈같은 전망을 내놓았다. 사람의 두뇌를 닮은 컴퓨터를 만들어 보려는 인간의 노력이 과연 결실을 낼수 있을 것인가.

○기가급보다 1천배 빨라

생명공학자들은 이를 위해 전혀 새로운 측면에서 접근을 하고 있다. 생물분자를 이용해 반도체를 만들어 보려는 연구가 대표적인 예다.

생명공학자들은 지구상에 존재하는 어떤 컴퓨터의 성능보다 뛰어난 세포내의 정보전달체계를 활용하면 인간의 상상을 초월하는 엄청난 용량의 반도체를 만들 수 있다고굳게 믿고 있다.

다행스럽게도 최근 분자단위의 설계 기술인 나노테크놀로지가 비약적으로 발전하면서 생물분자를 오려서 붙일 수 있는 능력을 갖게 됐다.

생물전자소자(바이오칩)는 지난 72년 미국에서 처음 개념이 제시된 이후 4반세기가 지나면서 이제는 연구소 단위의 시험 기술을 잇따라 선보이고 있다.

생물분자로 이리저리 얽어 만든 바이오칩은 분자간의 이온 및 전자 전달,광반응,효소반응 등을 통해 정보를 전달하고 저장하는 기능을 한다.

바이오칩은 기존의 실리콘 반도체소자와 달리 극미세 단위인 나노m(1억분의 1m)급의 집적화가 가능해 기가급 반도체보다 1천배이상 뛰어난정보량을 처리할 수 있을 것으로 기대된다.

일본이 80년대 후반 박테리아 세포막을 이용해 인공적으로 정보를 전달하는 방법을 개발하면서 이 분야의 가능성을 보여줬다.

90년대 들어 미국 MIT대의 코로나 박사팀과 일본 후지필름사의 미야사카 박사팀은 이를 발전시켜 상용화의 길을 제시하기 시작했다.구조가 비교적 간단한 박테이로돕신이라는 박테리아의 단백질을 활용함으로써 매우 효율성이 높은 바이오칩 시험기술을 만들어 낸 것이다.

○수백만대 동시작동 효과

90년대 초반에는 일본 미쓰미시전자 중앙연구소가 전자전달 특성을 지닌생체물질을 이용해 한방향으로 전자가 전달되는 스위칭 소자를 개발해 냈다. 이 연구소의 우에야마 박사팀은 또 지난 96년에는 미세 전압을 가함으로써 한 방향으로만 전자가 전달되는 단백질전극을 유전자조작법으로 개발,비상한 관심을 모았다.

일본 동경대 하기야 마사미박사팀은 지난 4일 인도과학대회에서 “지난 96년 시작한 DNA컴퓨터 개발을 위한 일본 전기통신대학과의 공동연구가 상당한진척을 보임에 따라 곧 독창적인 기술을 선보일 수 있을 것”이라고 밝혔다.

그는 “시험관속의 DNA는 가능한 모든 해답에 임의적으로 반응해 적절한 효소로 처리되기 때문에 DNA를 이용하면 수백만대의 컴퓨터가 동시에 작용하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다”면서 “DNA컴퓨터는 슈퍼컴퓨터보다 계산속도 1백만배,에너지 효율 10억배,공간효율은 1조배 남짓 우수하다”고 덧붙였다.

○‘분자센서’ 용어 사용될것

최근에는 동물의 시각세포속에 존재하는 단백질을 이용해 빛으로 정보를전달하는 방식도 연구되고 있다.

서강대 화공과 최정우 교수는 “기술발전추세가 이대로 계속된다면 10년 남짓 뒤에는 바이오칩을 채용한 컴퓨터가 나올 것”이라며 “분자센서,분자스위치,분자메모리,분자전선 따위의 용어가 보편적으로 사용될 날도 머잖았다”고 말했다.