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7년 걸리던 신소재 R&D, 한달만에 뚝딱…20대 혁신가들 일냈다
한국과학기술원(KAIST) 학생창업기업 '나노포지에이아이'
김동현 대표 "신소재 후보물질 찾기, 자동화로 공정 개선"

# 반도체와 배터리. 에너지 등 딥테크 분야는 신기술만큼이나 신소재를 찾는 것도 핵심 과제다. 신소재 개발 R&D(연구개발)는 많은 인력이 수년간 매달려야 될까말까 한 난제다. 이 기간을 수개월 수준으로 단축하고 그만큼 비용도 줄이는 솔루션에 청년 연구자들이 도전하고 있다. 한국과학기술원(KAIST) 출신 20대들이 뭉친 '나노포지에이아이'다.

반도체용 세라믹 등은 결정 구조 내에 불순물 넣어서 물성을 끌어올리는 접근법이 다수다. 다만 불순물이 얼마나 들어갔을 때 어떤 영향을 주는지 실제로 해보지 않고 학습하기는 어려웠다. 나노포지에이아이는 AI(인공지능)로 다양한 결정구조를 생성한 다음, 이것들이 안정적인지 또 원하는 물성에 도달하는 지 여부를 점검한다. 이를 통하면 후보물질을 빠르고 정확하게 발굴하는 것이 가능하다.

나노포지에이아이는 이렇게 찾아내게 될 고부가가치 신소재를 바탕으로 IP(지적재산권) 등을 확보한다는 전략이다. 효과적으로 신소재를 발굴하는 AI 시스템은 이미 대기업들의 러브콜을 받고 있다. 많은 제조업 기업들이 AX(AI 전환)에 나섰는데 나노포지에이아이의 시스템을 활용하면 대량의 데이터를 빠르게 확보할 수 있기 때문이다.

김동현 나노포지에이아이 대표는 "기존 신소재 R&D는 연구자의 인사이트에 의존해 후보물질 하나하나를 검증하는 방식으로 이뤄졌다"며 "우리는 AI(인공지능)로 우수한 후보물질을 찾고, 로봇으로 이를 합성한 다음 후보물질 가능 여부를 검증한다는 점이 다르다"고 밝혔다.

김 대표는 "후보물질뿐 아니라 기존 공정을 개선하는 서비스도 관심을 받고 있다"며 "공정개선을 위해서는 많은 양의 실험이 필요한데 우리는 로봇과 AI로 진행하기 때문에 사람이 하는 것보다 10~15배 빨리 필요한 데이터포인트를 생성한다"고 말했다. 이어 "자동 R&D 시스템을 역량으로 R&D 위탁협력 비즈니스도 추진 중"이라고 덧붙였다.

김 대표는 영국 런던 임페리얼칼리지에서 기계공학을 전공했고, 배재원 CTO(최고기술책임자)를 비롯해 공동창업한 동료들은 카이스트 학부 출신이다. 회사명의 '포지'(forge)는 금속을 가공하거나 앞으로 밀어붙인다는 여러 뜻이 있다. 나노 단위부터 재료를 만들고 도전하겠다는 포부가 담겼다.


루게릭병 치료할 12개 후보물질 찾았다…AI 가상실험 놀라운 결과
대구경북과학기술원(DGIST) 학생창업기업 '실리코팜'
지상호 대표 "신약개발 기간 획기적 단축, 이미 4개기관 공급"

신약 개발에는 막대한 비용과 시간이 소요된다. 특히 뇌 질환이나 신경질환은 임상 시료를 확보하기 어려워 개발 기간이 더 길다. 이러한 한계를 극복하기 위해 실제 실험 대신 데이터를 활용해 가상 실험으로 신약 후보를 발굴하는 인공지능(AI) 솔루션을 개발한 스타트업이 있다.

대구경북과학기술원(DGIST) 학생 창업 기업 실리코팜은 생명과학 연구용 AI를 개발하는 회사다. 2021년 뇌과학 박사과정 학생들이 뭉쳐 창업에 나섰다. AI를 활용해 가상 실험을 진행하고 신약 개발에 필요한 연구 결과를 얻을 수 있는 솔루션을 개발하고 있다. 실리코팜을 이끄는 지상호 대표는 DGIST 뇌과학과에서 박사 과정을 밟았다.

실리코팜의 핵심 기술은 오믹스(Omics) 데이터 생성이다. 오믹스는 생명과학에서 총체적 접근을 의미하는 용어다. 유전자 정보를 담고 있는 게놈을 종합적으로 연구하는 유전체학과 같은 분야를 통칭한다. 세포 속 유전자 정보 등을 AI를 활용해 분석하고 실제 실험 없이 데이터를 생성, 연구할 수 있도록 솔루션을 제공한다.

실험으로 얻기 어려운 복잡한 연구도 가능한 것이 강점이다. 연구자가 특정 약물의 세포 반응을 알아보려고 조건을 입력하면 AI가 실제 실험을 하지 않고도 결과를 예측해 보여준다. 이 과정에서 연구 시간과 비용은 줄이면서 다양한 실험을 시도할 수 있다. 수만 개 이상의 유전자 변화를 동시에 분석해야 하는 복잡한 연구도 AI로 처리 가능하다.

지 대표는 "30대 환자가 40대가 될 때 오믹스 데이터를 생성해달라고 입력하면 예측 결과가 나오고, 신약을 적용했을 때 임상시험 결과도 데이터로 획득할 수 있다"고 말했다.

실리코팜은 해당 솔루션을 활용해 루게릭병, 비소세포성 폐암 등 질환에서 AI 예측 결과를 얻었고 이를 한국뇌연구원 등과 함께 검증을 마치기도 했다. 루게릭병 연구에서는 수만 번의 가상 실험을 통해 7개의 새로운 치료 목표와 12개의 후보 물질을 발굴, 기술이전과 공동연구 파트너사를 탐색하고 있다. 비소세포성 폐암 연구에서도 1개의 유효 병용투여 후보물질을 확인했다.

실리코팜의 솔루션은 연구자가 데이터를 올리면 AI가 이를 분석해 결과를 제공하는 방식이다. 현재 연구자용 웹 애플리케이션 '녹지(KnckG)'를 통해 기술 검증과 사업화를 진행하고 있다. 내년까지 프리시리즈A 라운드 투자 유치를 마무리하고 클라우드 기반의 자동화 모델로 솔루션을 업그레이드할 계획이다.

실리코팜의 솔루션은 현재까지 4개 기관에 공급돼 12건 이상의 실험 검증에 사용됐다. 내년 상반기까지 기관과 컨소시엄 단위 매출을 늘리고 글로벌 진출을 위한 지원사업 확보에도 나선다는 방침이다. 장기적으로는 AI 분석 솔루션을 활용해 병원, 제약사, 바이오의약품 생산기업 등으로 고객층을 확대할 계획이다.

실리코팜은 2019년부터 연구실 단위 협업을 통해 공개되지 않았던 오믹스 데이터를 확보해 학습시켰으며 이를 기반으로 솔루션을 고도화해왔다. 이러한 기술력을 인정받아 2021년 법인 설립 직후 팁스(TIPS) 과제에 선정됐고 이듬해에는 삼성전자 (95,850원 ▲2,550 +2.73%)와 대구창조경제혁신센터가 공동으로 운영하는 13기 C랩 기업으로도 뽑혔다. 올해는 오라클의 개념증명(PoC) 과제에도 선정돼 기술 고도화에 속도를 내고 있다.

지 대표는 "기존의 리소스를 클라우드 기반으로 옮겨 더 많은 고객에게 제공할 수 있는 모델을 구축할 예정"이라며 "범용적으로 사용할 수 있는 파운데이션 모델이기 때문에 확장성이 가장 큰 강점"이라고 말했다. 파운데이션모델은 방대한 데이터로 사전학습돼 다양한 분양에 특정 작업에 맞게 적용될 수 있는 AI 모델을 말한다.


성층권에 뜬 장기체공 무인 비행선, 감시와 통신의 판을 바꾼다
광주과학기술원(GIST) 학생창업기업 '이카루스'
이종원 대표 "전세계 연결 초고속 저지연 통신망 제공"

"10년 이상 장기 체공이 가능한 무인 비행선을 성층권에 띄워 기존의 10분의 1 가격으로 전세계를 연결하는 초고속 저지연 통신망을 제공하겠다."

광주과학기술원(GIST) 학생창업기업인 이카루스의 이종원 대표는 "일주일, 30일 혹은 1년 내내 날 수 있는 항공 시스템을 개발하고 있다"며 이같이 말했다.

이카루스가 추진하려는 사업의 출발점은 '무인 자율 비행선' 기술이다. 이 비행선은 공기의 부력을 통해 하늘에 떠 있는 열기구의 비행 원리와 유사하다. 드론과 비교해 최대 20배의 체공시간을 지향하며 제작 원가도 대당 약 2000만원 수준으로 저렴하다.

이카루스는 다양한 활용 영역 가운데 우선 해양 감시 시장에 진출한다는 계획이다. 유인 항공기나 헬기를 통한 감시의 경우 높은 운용비와 안전성 문제가 있고, 드론은 짧은 비행시간으로 인해 효과적인 감시가 어렵다는 현실에서 답을 찾았다.

특히 다양한 임무 장비를 탑재해 중고도 무인기와 드론, 유인 항공기 사이에서 발생하는 감시 병목 현상을 상당 부분 완화할 수 있는 것은 이카루스 무인 자율 비행선의 장점이다.

이 대표는 "연안 감시는 여전히 작은 수상정과 육안 감시에 의존하고 있다"며 "저렴하고 장기 체공하는 무인 비행선을 활용해 연안 감시와 광역 감시 문제를 동시에 해결할 수 있다"고 했다.

그는 "부력 비행의 특성상 기본적으로 소음·진동이 낮아 야간·연안·양식장 인접 지역에서도 민원과 야생동물 교란을 최소화할 수 있고 장시간 임무 수행이 가능하다"며 "사고 시에도 서서히 하강하기 때문에 지면 충격이 작아 인명·시설 피해 위험이 없다"고 덧붙였다.

이카루스는 현재 해양경찰청(해경) 납품 전문업체와 업무협약을 맺고 무인 비행선을 해경에 납품하는 건과 관련한 협력을 진행 중이다. 궁극적으로는 'HAPS'(성층권 이동통신) 구축을 목표로 한다.

HAPS는 통신 중계기를 탑재한 무인 비행선을 고도 약 20km의 성층권에 위치시켜 넓은 지역에 통신 서비스를 제공하는 개념이다. 고도 20km 부근의 성층권은 대기가 안정돼 기상 변화나 바람의 영향이 적고 고도가 높아 넓은 지역을 대상으로 하는 광역 통신망 구축에 유리하다.


"운동하는 당신, 이 음료가 딱"…AI 맞춤형 보조제로 '뷰티니스' 공략
울산과학기술원(UNIST) 학생창업기업 '스트롱라이프'
하현서 대표 "개인 맞춤형 운동보조제 즉석 제조"

헬스장 개업이 늘면서 회원 유치 경쟁이 심화하고 있다. 월 회원권 가격은 2만~3만원대까지 떨어지며, 헬스 업계는 단순 회원 모집만으로는 수익성을 확보하기 어려운 상황에 직면했다. 차별화를 위해 단백질 음료 자판기 등을 도입하지만 편의점 등 유통채널보다 가격 경쟁력이 떨어진다는 한계가 있다.

울산과학기술원(UNIST) 학생창업기업 스트롱라이프는 이 같은 문제를 해결하기 위해 AI(인공지능) 기반 맞춤형 보충제 자판기 '유웰나우(uwellnow)'를 개발했다. 개인의 운동 목표, 신체 정보, 생활습관 등을 AI가 분석해 최적 성분과 함량을 조합한 맞춤형 음료를 즉석 제조해 제공하는 서비스다.

하현서 스트롱라이프 대표는 "헬스장 자판기는 편의점보다 비싼 경우가 많아 이용률이 낮았다"며 "유웰나우는 원료·성분·용량을 개인 맞춤형으로 제공하는 차별화된 서비스"라고 설명했다.

핵심 기술은 복잡한 유전자 검사나 혈액 검사 없이도 AI 설문만으로 최적화된 솔루션을 제시하는 것이다. 소비자가 키·체중·체질량지수(BMI) 같은 신체 정보와 수면시간, 운동 목적, 선호도 등을 입력하면 맞춤형 음료 레시피가 QR코드로 생성된다. 이 QR코드를 유웰나우 자판기에 태그하면 그 자리에서 제조된 맞춤형 음료가 나온다.

현재 유웰나우가 제공하는 보조제는 필수아미노산(EAA), 분지쇄아미노산(BCAA) 등 7종으로, 조합 가능한 음료 가짓수는 600여개에 달한다. 연내 보조제 종류를 14종으로 확대해 더 다양한 음료를 제공한다는 계획이다.

유웰나우는 지난 8월 시제품을 개발해 일부 헬스장을 통해 판매를 시작했다. 서비스 출시 3주 만에 사용자 1000명을 돌파했고 피트니스 센터에서 진행한 MVP 테스트에서는 일주일 만에 235잔을 판매하며 초기 시장성을 입증했다. 하 대표는 "무료 프로모션을 진행한 결과 전체 등록 회원의 17%가 유웰나우를 이용했고 이 중 25.9%가 유료 구매로 이어졌다"고 밝혔다.

현재 고객사는 헬스장·PT숍 등 30여곳에 이른다. 최근 열린 '2025 세계 명문대학 조정대회'에서는 공식 후원사로 참여하며 브랜드 인지도도 높였다. 하반기에는 여성전용 PT숍, 프랜차이즈 및 프리미엄 헬스장 도입을 확대할 계획이다.

스트롱라이프는 유웰나우의 AI 맞춤형 보충제 알고리즘을 바탕으로 자체브랜드(PB)도 출시해 수익성을 높일 방침이다. 하 대표는 "콜라겐, 프로바이오틱스 등 이너뷰티 제품까지 맞춤형으로 확장해 '뷰티니스(이너뷰티+피트니스)' 시장을 공략할 것"이라고 말했다.


반려동물 관절염 치료비 10분의 1로 줄인다…탈세포화 기술 무엇
포스텍(POSTECH) 학생(예비)창업기업 '프린세라바이오'
공정식 연구원 "염증·통증 한번에 잡고, 재생까지 가능"

반려동물의 수명이 늘어나면서 퇴행성 관절염을 앓는 동물들도 많아지고 있다. 퇴행성 관절염은 노화 증상인 만큼 동물병원을 찾아 염증 완화제·진통제 등을 주기적으로 주사하며 진행 속도를 늦추는 치료 외에는 답이 없다. 다만 이 같은 치료는 보호자들에게 시간과 비용 부담을 유발한다. 보험 적용이 되지 않은 반려동물의 치료비가 수백만원에 달하는 경우도 있어 고민하는 보호자들도 많다.

현재 스타트업 설립을 준비하고 있는 포스텍(POSTECH) 학생(예비)창업기업 프린세라바이오는 이 같은 문제를 해결할 수 있는 반려동물 관절염 치료제를 개발하고 있다. 조직·장기에서 세포를 제거하고 세포외기질(ECM)만 남긴 생체재료인 '탈세포화 세포외기질(dECM)'을 기반으로 한 기술이다. 주로 인공 장기 등의 구조물처럼 사용되지만, 최근에는 그 자체로도 조직 재생이나 면역반응 조절 등에서 효과를 보인다는 연구결과가 나오면서 그 가능성을 주목받고 있다.

프린세라바이오를 이끌고 있는 공정식 포스텍 기계공학과 박사후연구원은 "탈세포화 세포외기질은 물리적 손상방지, 염증완화, 재생효과 등 퇴행성 관절염 치료에 필요한 효능을 모두 갖고 있다"고 말했다. 특히 기존 퇴행성관절염 치료제는 염증 또는 통증완화 등 단일 증상에만 효과가 있는 반면 탈세포화 세포외기질은 이를 동시에 해결할 수 있다는 설명이다.

공 연구원은 "다양한 요인들을 한 번에 해결할 수 있고, 치료효과도 기존 치료제보다 1.5배 높다"며 "연간 치료제 투여 횟수를 절반 이하로 줄일 수 있어 병원 방문 횟수와 치료 비용을 최대 10분의 1까지 줄일 수 있다"고 말했다.

프린세라바이오 외에 학계에서 탈세포화 세포외기질을 기반으로 치료제 개발에 도전한 사례는 거의 없다. 재료의 품질 균일성, 하이드로젤 상태 유지 등 제형 기술 확보가 어려워 상용화가 쉽지 않아서다.

그럼에도 공 연구원 팀이 창업에 도전하는 것은 그동안 연구하고 쌓아온 기술력 때문이다. 공 연구원은 포스텍 시스템생명공학부·기계공학과 등에서 바이오프린팅, 조직공학을 전공하며 제형 최적화 등 기술을 연구해왔다. 대학원에서 함께 연구해 온 동료들도 창업에 뜻을 같이 했다.

공 연구원은 "상대적으로 인증이 용이한 동물용 치료제 상용화에 우선 도전하지만 궁극적으로는 인체용 의약품으로도 확대할 것"이라고 말했다.

'2025 K-딥테크 스타트업 왕중왕전' 결선 10개팀 격돌

한편 K-딥테크 스타트업 왕중왕전은 머니투데이 스타트업 전문 미디어 플랫폼 '유니콘팩토리'가 주관하고, 과학기술정보통신부 후원으로 전국 5곳의 과학기술특성화대학(카이스트·디지스트·유니스트·지스트·포스텍)이 주최하는 대회다. R&D(연구개발) 기술이전·사업화 촉진과 유망 딥테크 스타트업 성장, 지역 혁신성장 생태계 구축을 지원하기 위해 마련된 행사로 올해가 네 번째다.

이번 대회는 5대 과학기술특성화대의 교원·학생창업기업 각 5곳씩, 총 10개팀이 결선에 올랐다. 삼성전자, SK텔레콤, 현대차 등 대기업 오픈이노베이션 담당임원과 L&S벤처캐피탈, 에코프로파트너스, 캡스톤파트너스 등 VC, CVC(기업형 벤처캐피탈), AC(액셀러레이터) 대표가 심사위원으로 참여한다.

결선에 오른 창업팀은 교원창업 부문 △셀리아즈(KAIST) △포피엠엑스(DGIST) △티케이메디컬솔루션(UNIST) △엘브이비(GIST) △셀닛(포스텍), 학생창업 부문 △나노포지에이아이(KAIST) △실리코팜(DGIST) △스트롱라이프(UNIST) △이카루스(GIST) △프린세라바이오(포스텍) 등 총 10곳이다.

교원·학생창업 중 대상 각 1팀은 과학기술정보통신부 장관상과 함께 상금 300만원을 받는다. 대상팀은 △후속 투자유치 연계 △팁스 추천 등 추가지원도 받는다. 우수상, 장려상 각각 2팀에는 시상과 더불어 상금 100만원, 50만원을 지급한다.

[머니투데이 스타트업 미디어 플랫폼 '유니콘팩토리']