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[학과 내비게이션] 바이오학과, 건강식품부터 수술로봇까지…생명 다루는 모든 분야와 융합

청소년들이 관심 있는 대학과 학과를 소개하는 ‘학과 내비게이션’ 시리즈를 시작합니다. 대입에서 학생부종합전형의 비중이 늘면서 진학을 희망하는 학과에 대한 탐구가 더욱 중요해졌습니다. 하지만 대다수 학생은 여전히 대학의 명성이나 점수에 맞춰 학과를 선택합니다. ‘열려라 공부’에서 학생들의 진로 탐색을 돕기 위해 학과에서 무슨 공부를 하는지, 관련 진로가 무엇이 있는지 알려드립니다. 6회는 바이오학과입니다.
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융합 분야가 넓고 실용적인 학문을 추구하는 바이오학과는 저학년부터 실험·연구 기회가 많다. 가천대 바이오나노학과 4학년 최승민·김영주씨(왼쪽부터)가 석사 2년 차 김다미(29)씨에게 세포배양 실험법에 대해 배우고 있다.

생물과 관계된 모든 분야에서 활약
융합 영역 따라 커리큘럼은 물론 진로 달라
첨단의료기기-성균관대, 식품의약-국민대

생물·물리·화학·수학 등 기초 닦으며
1·2학년부터 교수 연구실 합류해 실험
기술 개발 속도 빨라 유연함 갖춰야


평균 수명이 늘고 건강한 삶에 대한 소망이 커지면서 바이오 산업은 폭발적으로 성장하고 있다. 바이오 분야는 물리·화학·생명과학·지구과학과 같은 전통적인 과학의 구분뿐 아니라 의학·약학·식품학과 IT·신소재 등 산업 전반을 넘나들며 경계를 허무는 대표적인 융합학문이다.

나노기술과 의학이 만나고, 뇌과학과 IT 기술이 접목되며, 미생물의 발효를 응용한 각종 식·의약품 등 현대 사회에서 바이오 산업은 가장 각광받는 분야가 됐다. 융합이 핵심이다 보니 대학도 학과 간 경계를 허물고 벽을 트기 시작했다. 국내에는 2000년대 중반부터 바이오학과가 속속 들어섰다. 융합하는 분야가 워낙 폭넓다 보니 대학마다 바이오학과의 특색도 천차만별이다. 바이오학과에선 무엇을 배우는지, 졸업 후 어떤 분야로 진출할 수 있는지에 대해 알아봤다.

학과 간 경계를 뛰어넘는 학문

바이오(bio)의 사전적인 의미는 미생물부터 동식물까지 살아 있는 생물을 뜻하는 접두어다. 바이오 산업은 이런 생물로부터 시작하는 모든 학문 분야를 통칭한다. 예를 들어, 푸른곰팡이에서 페니실린을 만든 것처럼 미생물과 동식물에서 추출한 재료를 응용한 의약품, 식물 소재에서 추출한 천연 자료를 이용한 천연 화장품, 식물성 기름을 원료로 만드는 바이오 디젤과 같은 친환경 에너지까지 바이오 기술은 산업의 전 영역에 융합한다. 유전자재조합식품(GMO)과 각종 식물 품종개량 기술, 몸에서 거부 반응이 적은 생체재료를 이용한 인공혈관·장기 등 의료제품, MRI·CT 같은 의료기기 등은 바이오 기술과 공학·생물학 등이 결합한 대표적인 예들이다.

최근 바이오 분야는 사물인터넷과 같은 IT·인공지능·빅데이터 기술과 결합하며 혁신적인 변화를 맞고 있다. 성균관대 글로벌바이오메디컬 엔지니어링학과 서민아 학과장은 “혈압·맥박 수·당 수치 등 몸의 건강 상태를 항시적으로 체크하는 각종 스마트 앱부터 소변기에 센서를 부착해 매일 건강 상태를 자동으로 체크하는 기술까지 바이오와 IT 기술이 폭넓게 융합하고 있다”고 말했다. 바이오 전문가들은 “최근 바이오 분야는 건강한 삶을 가능하게 하는 각종 연구를 포함해 인간의 삶의 복지 증진에 관련된 기술로 폭넓게 받아들여지고 있다”고 입을 모은다.

바이오 분야는 태생부터 융·복합적 성격을 띤다. 질병을 진단하는 기술에선 화학과 생물학이 만나고, 각종 의료 기기에서는 의학과 공학 기술이 접목된다. IT·인공지능·빅데이터와 결합하면서 다양한 헬스 케어 산업으로 발전한다. 기후변화·사막화·종다양성 문제에선 화학·생물학·농학·산림학 등이 융합된다. 김상효 가천대 바이오나노학과 학과장은 “바이오학과는 전통적인 과학의 경계를 넘어 융·복합 인재를 길러내는 데 초점을 둔다”며 “과학 기초 지식에 바탕해 실용적이고 응용적인 커리큘럼으로 구성된 게 특징”이라고 설명했다.

대학마다 융합 분야 가지각색

융합의 전제 조건은 탄탄한 기초 실력이다. 서민아 학과장은 “기초가 탄탄해야 학문 간 경계를 넘나드는 창의적인 발상도 가능하다”며 “화학·생명과학·물리·수학 등 이공계 기초 과목부터 실력을 쌓아야 한다”고 강조했다. 이런 이유 때문에 바이오 관련 학과에선 1·2학년 때 화학·생물학·물리 등 과학 과목과 미적분·선형대수 등 이공계 수학의 기초 과정을 학습한다.

바이오학과의 1·2학년 기초 과정은 대학에 따라 큰 차이가 없지만 3·4학년 고학년 과정은 사정이 다르다. 바이오 분야가 워낙 융합하는 영역이 넓다 보니 각 대학의 학과 커리큘럼도 다양하게 분화한다.

먼저 과거 의공학과에서 진화해 의료기기 등 메디컬 분야와 융합한 바이오메디컬 학과다. 성균관대 글로벌바이오메디컬엔지니어링학과는 MRI·CT 등 첨단의료기기와 신경과학·뇌공학기술 등 뇌과학, 인공혈관·장기 등 생체재료 트랙까지 세 트랙으로 전공 심화과정이 운영된다. MRI와 같은 의학영상시스템, 수술 로봇, 정보통신기술과 융합한 헬스케어, 각종 검사·치료·재활 의료기기 등을 개발·연구하는 바이오메디컬 공학자를 집중적으로 육성한다. 서 학과장은 “현대 의학의 기술력은 공학의 발전에 크게 의존한다”며 “바이오메디컬 분야에서도 첨단의료기기·뇌과학·생체재료 분야는 가장 핵심적인 분야다”고 소개했다.

국민대 바이오발효융합학과는 생화학·미생물학·면역학·발효대사학·생리학 등 식·의약 분야의 바이오 전문가를 길러낸다. 오상택 국민대 바이오발효융합학과 주임교수는 “일반적으로 발효라고 하면 청국장·김치 등 자연적인 발효 식품을 떠올리게 되는데, 엄밀한 의미에서 발효는 미생물 배양을 통해 사람에게 유용한 물질을 만들어내는 모든 과정을 의미한다”고 말했다. 오 교수는 “예를 들어 청국장이 발효되는 과정에서 만들어지는 폴리감마글루탐산은 자궁경부암 치료제로 응용되기도 하고 보습 효과가 뛰어나 화장품 재료로도 각광받고 있다”며 “바이오 기술을 응용한 제품은 제조 과정에서 생산 비용을 획기적으로 줄일 수 있고 인체에 거부 반응이 적어 안정성이 뛰어나다”고 설명했다.

바이오 분야는 물리학적 지식도 필수 소양이다. 유전자·단백질·세포 등을 관찰하고 검출해내기 위해서는 분자 단위보다 더 작은 나노 사이즈에서의 관찰 기술이 필요하다. 1나노미터는 10억분의 1미터 정도 크기로 원자 단위의 세계다. 가천대 바이오나노학과는 나노기술과 바이오 분야를 결합한다. 분자세포학·고분자과학·나노의공학·나노화학 등 나노기술의 활용화에 초점을 둔다. 김상효 학과장은 “특정 암세포에만 작용하는 항암 치료제라든가 당 수치를 측정하는 혈당기 등 생체 신호를 정밀하게 분석하는 기술들은 나노 단위 사이즈의 물질을 응용한다”며 “나노기술은 바이오 분야에서 가장 폭넓게 활용되는 기술 중 하나다”고 말했다.
 
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동국대 바이오환경과학과 학생들의 실습 수업.

환경과학 분야에서도 바이오 기술은 주목받는 신기술이다. 급격한 기후변화와 사막화 확산, 생물종 다양성 연구에서 바이오·나노·환경 기술은 광범위하게 접목된다. 식물성 원료로 개발하는 친환경 바이오 에너지, 유전자 기술을 활용한 식물자원 개발, 오염된 토양과 수질 정화 기술 등 바이오 기술을 응용한 환경전문가에 대한 수요가 크게 늘고 있다. 동국대 바이오환경과학과는 이런 요구에 부응해 바이오 에너지를 개발하고 생태계 복원, 생물종 보존 등을 연구하는 환경생명공학 전문가 육성을 목표한다.
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실험·연구 중시하는 수업

바이오학과는 응용 분야가 넓고 실용적인 학문을 추구하기 때문에 1·2학년 저학년 때부터 교수 연구에 참여할 수 있는 실험·연구 기회를 넓게 열어둔다. 국민대 발효융합학과 4학년 신소라(22)씨는 2학년 겨울방학부터 교수 연구실에 합류해 식물에서 추출한 천연 소재를 이용한 미백 기능 화장품에 대해 연구를 해왔다. 연구 결과는 특허 출원으로까지 이어졌다. 올해 초 뽕나무과 식물 중 하나인 꾸지나무에서 추출한 소재를 이용한 미백 화장품 기술을 특허 출원했다. 신씨는 “다른 과학 학과는 학부 과정에선 이론 공부를 더 중시하지만 바이오학과는 실험·연구를 중요하게 강조한다”며 “저학년부터 교수님 연구실에 들어가 일대일로 지도받으면서 관심 분야를 연구할 수 있는 기회가 많다”고 분위기를 전했다.

성균관대 글로벌바이오메디컬엔지니어링학과는 아예 SCI급 국제 논문을 학부생 졸업 기준으로 규정하고 있다. 최소 한 편 이상 국제 논문에 제1 저자 또는 공저자로 참여해야 졸업을 할 수 있다는 얘기다. 이를 위해 성균관대는 1학년 때부터 교수 연구실에 학부생을 배정해 조별 논문 클럽을 운영한다. 연구실마다 평균 3명 안팎으로 소규모로 지도가 이뤄진다. 성균관대 글로벌바이오메디컬엔지니어링학과 김기백(2학년)씨는 “매주 연구실 미팅을 가진다”며 “기초적인 실험방법뿐 아니라 연구자로서의 태도와 창의적인 발상법에 대해 조언을 듣는다”고 말했다.

가천대도 1학년부터 연구실 참여를 독려한다. 김상효 학과장은 “저학년 때는 실험 기자재 관리 및 기초적인 실험 기법을 배우고 3·4학년 고학년에 올라가면 본격적으로 관심 분야를 연구한다”고 설명했다. 3·4학년 때 학생들은 바이오나노학과를 포함해 나노물리·나노화학·식품생물공학·식품영양학과·생명과학까지 바이오나노대의 6개 학과 학부생이 공동으로 참여하는 ‘큐브팀 리서치’ 연구 과정에 참여한다. 가천대 바이오나노학과 4학년 김영주(24)씨는 지난해 3월부터 6개월 동안 ‘식물 뿌리 추출물을 이용한 니코틴 분해 음료’ 연구를 진행했다. 김씨는 “학부생과 석·박사 대학원생 10명이 공동으로 진행한 연구였다”며 “제품 개발까지 이어지지는 못했지만 학부생의 입장에서 대학원생과 함께 연구를 진행하며 다양한 연구 기법을 배울 수 있었던 좋은 기회였다”고 말했다.

국내는 물론 해외 인턴십 기회도 많다. 동국대 바이오환경과학과는 매해 우수 학생 2~3명에게 여름 방학 한 달 동안 독일 지방의 한 산림청에서 운영하는 현장 학습 프로그램에 참여할 수 있는 기회를 제공한다. 비행기 값 외의 모든 비용이 무료다. 강호덕 동국대 바이오시스템대 학장은 “독일은 산림학 분야에서 세계 최고 수준”이라며 “선진화된 환경과학을 배우면서 한국뿐 아니라 세계 각국의 학생들이 함께 참여하는 프로그램이기 때문에 글로벌 감각을 기르기에도 좋다”고 설명했다. 올해부터는 대만국립대와 MOU를 체결하고 두 달 기간의 해외 인턴십도 추진한다. 국민대는 바이오리더스 일본 지사와 일본 오사카대를 연계한 해외 인턴십 프로그램을, 가천대는 미국 식품의약처(FDA) 인턴십을 운영하고 있다.
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과학 전 분야 기초 지식 필요

교수들은 바이오학과에 진학하려는 학생들에게 “유연함과 개방적인 태도를 갖춰야 한다”고 조언한다. 서민아 학과장은 “바이오 분야는 기술 개발 속도가 과거 10년 단위에서 2년 단위로, 그리고 지금은 1년 단위까지 빨라졌을 정도로 혁신적이다”며 “늘 열린 태도로 새로운 것을 받아들이는 유연함과 개방적인 태도가 필요한 분야다”고 조언했다. 김상효 학과장은 “융합 연구의 가장 필수적인 덕목은 협업”이라며 “본인의 주 연구 분야뿐 아니라 여러 분야의 연구와 기술을 스펀지처럼 흡수하는 열린 태도와 커뮤니케이션 능력이 무엇보다 중요하다”고 강조했다.

우직함과 끈기도 중요한 덕목이다. 가천대 바이오나노학과 4학년 최승민(25)씨는 “실험·연구가 영화 속 장면처럼 화려하고 긴장감 넘치는 과정이 아니다”며 “실험 오류가 발생할 때마다 수백 번을 반복해야 하는 지루하고 고난한 과정”이라고 설명했다. 바이오학과는 저학년부터 실험·연구가 많은 탓에 실험·연구에 대한 환상을 품고 있다면 학교에 적응하기 힘들다. 다방면에 걸친 지적 호기심도 필요하다. 최씨는 “고등학교 때 물리·화학만 공부했기 때문에 생명과학에 대한 기초 지식이 없어 입학 후에 무척 애를 먹었다”며 “고등학교 때 과목에 구분을 두지 말고 과학 과목 전체에 걸쳐 두루두루 공부해 두는 게 좋다”고 조언했다.

입시기관 2016학년도 대입 정시모집 배치표로 본 바이오학과


※신라대 바이오산업학부, 세명대 바이오환경공학과·한방바이오융합과학부, 호남대 한방바이오학과, 호서대 바이오산업학부는 수시모집에서만 선발. 동의대 바이오응용학부, 세명대 바이오식품산업학부·바이오제약산업학부는 올해 신설.
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졸업 후 진로
9대 유망 산업 중 전문 인력 수요 가장 크게 증가

바이오 산업은 미래 전략 산업으로 각광받으면서 폭발적으로 성장하고 있다. 미래창조과학부·산업통상자원부·보건복지부·식품의약품안전처까지 4개 정부 부처가 합동 발표한 ‘바이오헬스 미래 신산업 육성 전략’에 따르면 의약품·의료기기 등 바이오 산업의 세계 시장 규모는 2024년 2993조6700억원까지 성장할 것으로 예측된다. 2014년에 비해 두 배 가까이 덩치가 커진다. 특히 한국의 주력 수출상품인 자동차·반도체·화학 제품보다도 바이오 시장이 더 커질 것이란 전망까지 나왔다.

이에 따라 각 분야의 전문 인력 수요에도 큰 변화가 감지된다. 삼성경제연구원이 최근 발표한 보고서에 따르면 9대 유망 산업 중 바이오 의약 분야의 전문인력 수요가 가장 크게 증가할 것으로 조사됐다. 바이오 의약 분야는 2020년까지 연평균 2275명의 전문 인력이 필요한데, 공급 인력은 887명에 그쳐 1388명의 부족 인력이 발생할 것으로 예측했다. 미생물과 동식물 등 천연 소재를 이용한 고부가식품도 2020년까지 매해 부족 인력이 1009명에 달할 전망이다.

바이오 산업이 급성장하면서 관련 기업·연구소에서 요구하는 전문 인력의 수준은 점점 높아지는 추세다. 바이오학과 교수들은 “바이오 분야가 워낙 폭넓은 융합학문이다 보니 확실한 전문가로 성장하려면 학부 과정뿐 아니라 석·박사 대학원까지 진학을 염두에 두는 게 좋다”고 입을 모은다. 김상효 가천대 바이오나노학과 학과장은 “졸업생 중 절반가량은 석·박사 대학원에 진학한다”며 “학부 때부터 대학원 진학을 염두에 두고 관심 분야를 개발해가는 학생들이 많다”고 분위기를 전했다. 성균관대 글로벌글로벌바이오메디컬엔지니어링학과 서민아 학과장은 “바이오메디컬 분야에서 국내 원천 기술 확보 수준은 아직 걸음마 단계”라며 “원천 기술을 확보할 수 있는 연구 인력 충원이 시급하다”고 진단했다.

바이오학과 졸업 후 대학원 진학 다음으로 많은 진로는 바이오 기술 연구 전문 업체, 의료기기 개발 회사, 제약·화장품 회사 등 기업체에 연구원 또는 전문 지식을 활용한 마케팅·영업·품질관리 등으로 취업하는 경우다. 오상택 국민대 바이오융합발효학과 주임 교수는 “바이오학과는 융합학과로 생물·화학·공학 등 다방면의 지식을 공부하기 때문에 진출할 수 있는 기업의 폭이 넓다는 게 장점”이라고 말했다.

화장품 업계에서는 바이오학과 출신들의 1인 창업도 활발하다. 국민대 바이오발효융합학과를 졸업한 뒤 천연 화장품 회사를 창업한 임준범(28)씨는 “웰빙 트렌드와 함께 천연 소재 화장품 시장은 계속 커지고 있다”며 “아이디어와 기술력만 있다면 틈새를 파고들 기회가 많다”고 말했다. 오 교수는 “많은 대학의 바이오학과들이 실제 제품을 기획·연구하고 시제품까지 만들어보는 ‘캡스톤 디자인’ 과정을 운영한다”며 “창업을 준비하는 학생들이 점점 늘고 있다”고 말했다.

바이오학과는 핵심적인 기초 과정으로 생물학·유기화학·생리학·면역학·식의약 등 생명과학과 화학 분야를 공부하기 때문에 의학전문대학원 또는 약학대학을 준비하기에 좋다는 것도 장점이다. 가천대 바이오나노학과 4학년 김영주(24)씨는 “기본 교육과정에서 의대·약대 시험에 필요한 기초 과목을 수강하기 때문에 의대·약대 초반 준비가 수월한 편이다”며 “매해 1~2명씩은 의학전문대학원이나 약대로 진출한다”고 말했다.

아직은 문이 넓지는 않지만 국책 연구소나 공기관 진출도 앞으로 꾸준히 늘 것으로 전망된다. 서 학과장은 “바이오 산업을 적극 육성하려는 정부의 정책 의지가 강하기 때문에 공기관에서 바이오 전문가 채용이 늘 것으로 기대한다”며 “바이오 식약품과 의료 기기 등에 특화한 변리사 등 특허 관련 인력도 전망이 밝다”고 추천했다.

글=정현진 기자 Jeong.hyeonjin@joongang.co.kr
사진=김경록 기자 kimkr8486@joongang.co.kr
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