생명체로부터 신기술 만들어낸다

생명체로부터 신기술 만들어낸다

KAIST 바이오시스템학과 ‘디지털나노구동연구단’

  • 승인 2006-10-09 00:00
  • 정문영 기자정문영 기자
▲ 디지털나노구동연구단의 연구모습.
▲ 디지털나노구동연구단의 연구모습.
과기부 연구사업 선정, 6년간 나노구동기관구동 매진
생체모사 나노기술분야 개척, ‘근육칩’ 등 개발 성과


생체모사 (生體模寫, Bio-inspired), 이 용어는 ‘생명체의 구조와 원리를 모방한다’는 뜻을 담고 있다.

언뜻 의료기술 용어, 그 중에서도 한의학이나 생명공학분야에서 사용되고 있는 용어로 생각할 수 있을 것이다.

이 생체모사 기법을 응용해 기술적 돌파구를 찾는 이공계 대학이 있다.

바로 대덕특구 내에 있는 한국과학기술원(KAIST)이다.

KAIST 바이오시스템학과는 지난 2000년 과학기술부 창의적연구진흥사업 디지털나노구동연구단(단장 조영호 교수)으로 선정돼 6년여 동안 ‘생체모사 기법을 응용한 디지털 나노구동기관 구현에 관한 연구’, 다시 말해 나노미터크기의 정밀한 운동을 만들어 내는 연구를 해오고 있다.

조영호 교수가 이끄는 연구단은 나노구동과 같은 생체 움직임의 구조와 원리를 모방해 초소형 구동기관 개발에 주력했다. 하지만 외부환경에 민감한 관계로 벽에 부딪혀야만 했다.

가공공정의 오차와 잡음의 한계를 극복하는 방법을 고민하던 조 교수는 단백질 및 세포 등 아주 작은 생체의 구조와 동작 원리를 공학적으로 분석하고 모방하는 방법을 모색하게 됐다.

근육 같은 단백질은 미세한 움직임을 바탕으로 전체가 정교하게 움직이기 때문이다. 생명체의 움직임은 아날로그(Analog)처럼 보이지만 그 속에는 수많은 디지털(digital) 신호가 이뤄지고 있다는 사실에 착안한 것이다.



조 교수는 인간의 손을 예로 들어 “단순히 물건을 들었다 놓았다하는 모습이 아날로그적으로 보이지만 근육 속에서는 액틴(actin)과 미오신(myosin)이라는 기본근육섬유의 움직임들이 모여 근육과 골격을 움직이는데 이것은 결국 디지털”이라고 설명했다.

이를 통해 그는 효율적으로 잡음 처리를 위해서는 디지털로 바꿔야 한다는 사실을 반증한 것이다.
디지털나노구동연구단에서는 생체조직의 구조와 동작원리를 공학적으로 모사해 비전기적 나노정보를 고정도로 제어 처리 분석할 수 있는 새로운 개념의 디지털 나노 구동기를 개발하고 차세대 응용 신제품 창출을 위한 연구 활동을 펼치고 있다.

생체모사 기법을 응용한 공학적 기술한계 극복과 기술돌파구 마련과 생체 구동 및 감지 조직의 구조와 원리에 관한 과학적 이해와 공학적 모델 수립, BT에 근거한 IT용 NT소자개발에 관한 새로운 BINT 융합분야 개척 등을 전개하고 있다.

그동안 연구단의 연구 성과 또한 다양하다.
디지털나노구동연구단은 근육을 모방한 ‘근육 칩’ 개발을 비롯해 생체모사 디지털 분사기(고속 및 고해상도 디지털 잉크젯 프린트헤드) 개발, 생체모사 디지털 세포계수기 및 농도 분석기 등이 있다.

근육을 모방한 나노 구동기(근육 칩)는 생체 근육이 전기적 신호에 따라 움직이는 것처럼 정전기를 이용해 동작하는 원리이며, 광 신호를 파장에 따라 분리하거나 원자 단위로 정보를 저장하고 유전자를 조작하는 데 사용할 수 있다.



극미세 잉크분사기는 잉크젯 프린터의 해상도를 높게 유지하면서 고속으로 인쇄할 수 있는 장치다.

이 장치는 잉크를 내뿜는 노즐 구멍 하나에서 크기가 수조분의 1에서 수십조분의 1ℓ까지 서로 다른 잉크 방울을 분사할 수 있는 장치이며, 고해상도를 유지하면서 인쇄 속도를 빠르게 할 수 있는 특징을 갖고 있다.

이 기술은 ‘어떤 무게의 물체를 들 때 몇 개의 근육 단위가 사용되는가 하는 상황’을 모방해 나온 성과물이라고 연구단 측은 설명했다.

극미세 세포 계수기는 지름 10㎛(마이크로미터)인 통로를 통해 쉽게 세포나 혈구의 수를 셈으로써 농도를 정확히 파악할 수 있는 장비다. 이 계수기는 혈액을 혈장과 혈구를 나누고 다시 혈구 중에서 적혈구와 백혈구로 분리한 뒤 계수기로 각각의 수를 셈으로써 질병의 유무를 판단할 수 있는 것이다.

연구단의 연구개발은 여기서 그치지 않는다.
최근 연구단은 연구단의 대표적인 연구 성과물인 나노 구동기를 이용해 단백질의 크기와 성질 등 ‘단백질성분분석’을 완료했다. 지금까지는 생물화학적으로 단백질의 크기 측정을 하지 못했지만 단백질의 기계적 성질을 이용해 단백질의 크기와 농도를 동시에 측정한 것이다.

칩 하나를 이용해 분석한 것으로 단백질의 기계적 특성분석은 ‘세계 최초’라는 게 연구단의 설명이다. 또한 연구단에서는 현재 나노 배터리(Battery)에 대한 연구가 한창이다.

디지털나노구동연구단은 관련 연구결과를 국내외 학술지에 41편의 논문으로 게재했으며, 관련 특허는 국내 13건, 국외 1건 등 모두 14건에 대한 등록을 마쳤고 국내 26건, 국외 3건 등 모두 29건은 출원 중에 있다.

현재 연구단에서는 박사급 연구원 2명, 석사급 연구원 10명 등 12명이 미래 산업을 바꿀 초소형 장치를 개발하기 위해 매진하고 있다.

KAIST 디지털나노구동연구단 조영호 교수는 “태양열, 풍력, 연료전지 등이 이미 개발돼 있지만 비용부담이 매우 큰 상황”이라며 “아주 작은 생명체의 구조와 동작 원리에 대한 지식을 바탕으로 새로운 개념의 극미세 구동소자를 개발하는데 최선을 다할 것”이라고 말했다.
▲ 생체 근육과 실리콘 나노근육칩의 비교
▲ 생체 근육과 실리콘 나노근육칩의 비교
▲ KAIST 바이오시스템학과 디지털나노구동연구단 조영호교수(앞줄 왼쪽에서 네번째)와 팀원들.
▲ KAIST 바이오시스템학과 디지털나노구동연구단 조영호교수(앞줄 왼쪽에서 네번째)와 팀원들.

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 오월드 탈출 늑대 밤사이 무수동 치유의숲서 목격…"여전히 숲에 머물러"
  2. 늑대 포획 골든타임에 갑작스런 비…"탈진에 빠지기 전 발견이르길"
  3. 대전동물원 늑대 탈출 이틀째, 의문 투성… 전책·철조망 모두 뚫고 나갔나
  4. 퓨마탈출 이후 표준매뉴얼 수립했는데… 오월드 이번에도 안 지켰다
  5. 탈출한 늑대 목격된 보문산 일대 ‘출입금지’
  1. [박헌오의 시조 풍경-12] 멈춰선 찬란한 날
  2. AI 더해진 교육현장, 대전 중·고 교사들 "평가 민원 때 실질적 보호 못 받아"
  3. 유치부터 정주까지… 건양대 외국인 유학생 전용공간 'KY 유니버스'
  4. 고교학점제 시행 1년…학생·교사 "지역·학교 간 교육격차 확인만"
  5. 대전교육청 지방선거 앞 '공직선거법' 직장교육

헤드라인 뉴스


이춘희 캠프에 합류한 김수현… 요동치는 세종시장 선거

이춘희 캠프에 합류한 김수현… 요동치는 세종시장 선거

더불어민주당 김수현 세종시장 예비후보가 이춘희 캠프에 전격 합류하며, 조상호 예비후보와 물러섬 없는 일전을 예고하고 있다. 오는 13일 중앙당 주최, 대전MBC 주관 양자 토론회에 이어 14~16일 경선 투표일까지 치열한 경쟁 구도가 펼쳐질 전망이다. 외형상 이춘희 세종시장 예비후보 캠프가 기선을 제압하는 모양새다. 지난 6일 5자 경선에서 고배를 마신 3명 중 전날 고준일에 이어 김수현 예비후보까지 2명을 품으면서다. 홍순식 예비후보는 양 후보 사이에서 여전히 정중동 입장인 것으로 전해졌다. 이춘희·김수현 예비후보는 10일 오전..

도난당한 `이글스TV` 실버 버튼…당근 마켓에 `12만 원?`
도난당한 '이글스TV' 실버 버튼…당근 마켓에 '12만 원?'

도난당한 것으로 추정되는 프로야구 한화 이글스 유튜브 채널 '이글스TV' 실버버튼이 중고거래 플랫폼에 올라온 것으로 확인돼 논란이 일고 있다. 9일 한화에 따르면 구단은 이날 중고 거래 앱 당근 마켓에 구단 유튜브 채널 명인 'Eagles TV(이글스 티비)'라고 적힌 유튜브 실버버튼 판매 글이 올라온 것을 확인 후 경찰에 고소했다. 해당 게시물을 작성한 게시자 A씨는 유튜브 실버 버튼을 12만 원에 판매한다고 올린 뒤, 'Eagles TV 채널 10만 구독자 달성 기념으로 받은 제품이다'라며 "벽걸이용으로 사용할 수 있도록 뒷면에..

`거래절벽·대출규제`에… 충청권 아파트 10가구 중 4곳 이상 입주 못해
'거래절벽·대출규제'에… 충청권 아파트 10가구 중 4곳 이상 입주 못해

충청권에서 기존 주택이 팔리지 않아 신축 아파트 입주가 지연되는 사례가 속출하고 있다. 여기에 정부의 강력한 대출 규제와 고물가·고금리·고환율 등 '3고(高)' 현상까지 겹치면서, 분양 잔금을 마련하지 못해 어려움을 겪는 상황이 확산되고 있다. 더불어 다주택자 규제로 '똘똘한 한 채' 선호가 가속하면서 지방 주택 처분 압력이 커져, 그 여파가 서민 경제 전반으로 번지는 분위기다. 9일 주택산업연구원에 따르면, 충청권 3월 입주율은 57.5%로 전월(63.4%)보다 5.9%포인트 줄었다. 즉 10가구 중 4곳 이상은 입주를 하지 못했..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 3차 석유 최고가격제 시행…2차 수준으로 동결 3차 석유 최고가격제 시행…2차 수준으로 동결

  • 대전오월드 늑대 탈출 이틀째…‘열화상 드론’ 등 투입 대전오월드 늑대 탈출 이틀째…‘열화상 드론’ 등 투입

  • 벚꽃 엔딩 벚꽃 엔딩

  • 탈출한 늑대 목격된 보문산 일대 ‘출입금지’ 탈출한 늑대 목격된 보문산 일대 ‘출입금지’