세계가 주목하는 인삼의 종주국다운 다각적인 연구로 
인삼 약효, 재배효율을 높이는 연구에 몰두하다! 

경희대학교 한방재료공학과  김연주 교수

인삼에 대한 심도있는 연구로 세계화를 위해 노력해... 
오랜 기간 동안 약 중의 약으로서 동양 한방의 왕좌를 차지하고 있는 인삼. 수천 년 동안 한반도와 중국, 일본을 포괄한 동북아시아에서 애용되어 왔으며 그 효과와 가치는 전 세계적으로 널리 알려져 있다. 인삼은 원기를 북돋아 힘을 내게 하고 혈액순환과 피의 생산을 왕성하게 해 폐 기능 강화는 물론 당뇨, 고혈압, 암예방에 효과적이다. 이런 뛰어난 효능을 가진 인삼의 종주국답게 금산 인삼이 인삼 품목 최초로 유엔식량농업기구(FAO) 세계중요농업유산(GIAHS)에 등재되며 한국 인삼의 우수성을 세계에 알리기도 했다. 

우리 고유의 명약인 인삼에 대해 더욱 심도있는 연구와 세계화를 위해 노력하고 있는데 그 가운데 경희대학교 국제캠퍼스 한방재료공학과 김연주 교수가 존재한다. 경희대학교는 오래 전부터 한의학으로 유명하다. 그 중에서 한방재료공학과는 전통있는 경희대학교의 한의학 분야를 접목시킨 경희대학교만의 특성이 있는 과로, 생긴 지는 대략 15년 즈음 되었고 500여명의 학생들을 배출했다. 본초학을 기반으로한 생리활성검증과 천연물로부터 신소재를 개발하고 이를 생물공학기법으로 대량생산하고 있다. 여기에서는 한약재로 알려져 있는 천연물소재를 유전적으로 조작하거나 전통적인, 또는 과학적인 방법으로 가공하고 제조하는 일을 주로 배우게 된다. 한방재료공학과를 졸업하게 되면 한의학연구소, 식약청, 농진청 등 관공서, CJ, KT&G, 웅진, 등 건강기능식품관련 기업체 연구소로 진출하게 된다. 

김연주 교수는 경북대학교를 졸업하고 미국에서 유학하고 경희대에 2008년에 부임했다. 그는 자신이 하는 연구에 대해 이렇게 말하고 있다. "나는 연구를 넓게 보려한다. 좁고 깊게 연구를 하는 것이 아니라 한 가지 현상이 일어났다면 여러 가지 현상들이 같이 영향을 주었다고 생각하기에 전체적으로 크게 봐야 가능하다고 생각한다"고 밝혔다. 즉 거시적인 안목에서 여러 가지 가능성을 두고 넓게 연구하는 그는 "인삼과 환경 등 전체로 봐야 증명이 가능하다"고 말하며 "여러 가지 접근 방법으로 연구를 하고 있다"고 밝혔다. 그는 현재 토양과 미생물 연구를 통해 인삼과 미생물과의 유기적인 관계를 연구 중에 있다. 김 교수는 2016년에 30여 편의 논문을 썼고, 2017년에는 27편을 2018년부터 지금까지 18편의 논문을 써왔다. "나를 한 마디로 표현하면 인삼연구의 잔뿌리라고 말할 수 있다" 며 "잔뿌리가 실제 인삼의 환경 적응성의 최전선에 있으며 근권 미생물에 영향을 주는 큰 힘이기 때문"이라고 말했다. 학생들을 가르칠 때 그는 이론을 외우기보다는 전체를 이해하게끔 가르치고 있다. 그저 암기하고 의문을 갖지 않은 채 기계적으로 과제를 수행하는 것이 아니라 "왜"라는 질문과 함께 포괄적으로 바라보면서 연구를 하는 특징을 가지고 있다. 지금까지의 보람이라면 현재까지 흘러온 수많은 시간들이 힘들었지만 지금은 행복하고 기쁨이 있다고 표현했다. 특별히 힘든 점이 있었다면 과학기자재, 연구틀, 아이디어 등을 창출하고 윤곽을 잡는 과정들이었다고 고백한다. 

생태적, 효능적 접근을 통한 심도있는 연구를 통해 보다 나은 인삼 생육환경을 갖춰... 
김 교수는 200년 추정 산삼 조직 및 근권 토양으로부터 사포닌 전환과 근부병 길항 유용신규 미생물 탐색 및 real time PCR법에 의한 토양 경작지별 근부병 발병 모니터링 연구는 국내 인삼재배의 문제를 파악하고 보다 나은 인삼 생육환경을 갖추기 위해 시작했다. 김 교수는 6년근 홍삼과 인삼에 대한 선호도가 높지만 경기, 강원도를 제외한 국내 대부분 지역에서는 4년 이상 재배시 수확량 감소 및 인삼 생육이 양호하지 못한 상황이라는 것을 알게 되었다. 김 교수는 인삼 연작이 왜 불가능한지를 원인을 찾기 위해 표본조사를 실시했다. 나아가 6년근 고수확 재배지와 저생산 지역의 근권 토양시료에 대해 미생물 군상을 차세대 유전자분석법을 활용하여 좋은 미생물군을 조사한 후, 2,4,6 년근별로 증가 혹은 감소되는 경향을 보이는 미생물군을 분류하여 동정하는 방식으로 이루어졌다. 김 교수는 "남양주 조복 산양삼을 기준으로 양호한 상태의 인삼과 적변 산양삼 간 생리적 특이성과 대사물질의 차이, 병저항성 유전자 발현을 조사하고 각각의 미생물 군상을 비교했다"고 말했다. 

본 연구에서는 인삼의 가장 큰 병충해인 근부병에 대한 탐색도 이루어졌다. 실제 인삼병 유발 개체로부터 다양한 균주를 분리하여 이를 새로운 분류 체계에 맞게 재정립한 것이다. 특히 인삼 근부병이 오래전부터 문제로 지적되어 왔으나 아직까지 뚜렷한 해결책이 제시되지 않았다는 점에서 이번 연구가 갖는 의미는 크다. 
김 교수는 토양내에서 인삼병을 일으키는 균주 특이적 분자 마커를 개발했으며 이를 바탕으로 병원균 감염 정도와 실제 인삼 병징 정도를 real time PCR로 나타내기 위한 상관관계를 정립하는데 성공했다. 해당 연구 성과는 경기도 농업기술원 소득자원연구소와 공동으로 특허 출원한 바 있으며 코젠바이오텍(주)으로의 기술이전을 검토 중이다. 김 교수는 이번 연구가 인삼의 재배환경 개선을 위한 단기적 방안을 제시하는 데서 나아가 전국 인삼재배농가의 재배환경을 효율적으로 관리할 수 있는 인터넷 클라우드기반 시스템 구축이라는 장기적 대책까지 제시할 수 있을 것이라고 제시했다. 이를 토대로 누구나 인삼과 관련한 체계적인 정보에 접근할 수 있도록 하겠다는 의지도 보였다. 그는 이를 위해 각 기관과 지역의 공동연구가 이루어져야 한다고 강조했다. 

인삼과 근권 미생물과의 상호작용을 규명하고 이를 산업에 활용하기 위한 방안을 제시... 
인삼 생육의 문제로 지적되고 있는 근부병과 생리학적 환경 및 근권 미생물 간 상호관계를 규명한 김 교수의 연구는 PLOS ONE(2016), Frontiers in Plant Science(2018)에 발표되며 학계의 이목을 집중시킨 바 있다. 이외에도 인삼 근권 내 48여종의 신종균주를 동정하며 국제 미생물 분류학회지(International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, IJSEM)에 주저자로 발표하는 등 인삼과 관련한 연구를 꾸준히 이어왔다. 그는 “인삼과 근권 미생물과의 상호작용을 규명하고 이를 산업에 활용하기 위한 응용 연구를 통해 근부병 및 연작장애 극복방안을 도출해내고자 한다”고 말하며 포괄적인 환경시스템안에서 약용작물인 인삼과 토착 근권미생물을 연구하고 있다.
인체에 흡수되는 희귀사포닌은 효용가치는 크지만 불용성이라 제품화에 한계가 있고 세포독성 또한 상대적으로 높다 이를 극복하기위해 장내 미생물을 활용하여 항암 및 면역 활성은 강하면서 정상세포에 미치는 독성은 낮은 인삼 희귀사포닌을 대량생산하기 위한 연구를 이어갈 것”이라고 밝혔다. 최근 다양한 희귀사포닌 금나노결합체, 키토산 희귀사포닌 결합체, 세포흡수율이 높은 식용 곤충 펩타이드와 결합된 사포닌을 생산하고 이를 대량생산하는 연구를 병행하고 있다. 한국응용생명화학회와 고려인삼학회 편집의원으로 활동하고 있는 그는 인삼의 경쟁력을 높이기 위해서는 무엇보다 정부 차원의 지원이 필요함을 강조하기도 했다. 인삼의 우수성을 입증하기 위한 이론적 토대가 마련되어야 한다는 것이다. 그는 인삼 연구자들 대부분이 60대 중반으로 정년퇴임을 바라보고 있다며, 공동연구시스템 강화 등을 통해 그간의 연구를 더욱 발전시킬 수 있는 연구 클러스터를 구축하고, 후배 연구자들을 적극 육성해야 할 때라 지적하기도 했다.

병에 약한 인삼을 강화하기 위한 연구에 몰두... 
김 교수는 "인삼이 약하기 때문에 미생물을 이용하여 인삼이 건강하게 견딜 수 있는 방법을 찾고 있다"고 말했다. 균주들을 연구하여 인삼과의 상관관계를 찾는 과제를 수행하고 있다. 인삼 성분에도 유익균과 유해균이 있는데 이 유해균을 없애는 연구도 진행하고 있다(농진청 어젠더 과제 수행). 또한 정상세포는 살리고 암세포만 죽이는 새로운 희귀사포닌 결합 신규물질 개발에도 연구 중에 있다(농진청 차세대바이오그린21 시스템합성 농생명공학 사업단 과제 수행). 

이같이 김 교수는 인삼 연구에 몰두하면서 후학 양성에도 많은 힘을 기울이고 있다. '있는 그대로 봐라', '있는 그대로 이해하라', '모든 방법을 통해 검색하고 찾고 또 찾아봐라'라는 연구 철학 아래 '있는 그대로'를 강조하며 왜 그럴까? 라는 의문을 제시하는 등 타의적인 공부가 아닌 자발적인 즐거운 공부가 되도록 동기를 부여하고 있다. 특히 그는 그러기 위해서는 개인적인 에너지가 필요하다고 말하고 있다. 그리고 공동체 에너지가 필요하고 이런 에너지들이 시너지 효과를 낳아 아이디어가 나오고 열정이 되어 결과를 만들게 된다고 말했다. 김 교수는 앞으로 국제 저널 논문을 꾸준히 발표할 예정에 있고, 공동연구의 토대를 마련하여 깊이 있게 도움이 되는 연구를 지속 할 계획을 가지고 있다. 끝으로 김 교수는 “요즘 젊은이들이 쉽게 표기하려는 느낌이 든다며 마음에 독(강한 의지)을 품고 마음속의 불씨를 밝혀 힘든 일이지만 함께 노력하여 결과를 도출하자”는 간곡한 조언을 했다.