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. 교육혁신 선도지역에 대전과 충남.충북 희비 엇갈려
  2. 서산 운산 역천파크골프장 18홀 시대 열렸다, 200명 친선대회로 화합 다져
  3. 천안시, 천안종합운동장 유료화 공사로 전면 통제...400면 임시주차장 마련
  4. 서산국화축제 6일 화사하게 개막,고북 들녘 수놓은 국화 향연 펼쳐진다
  5. 홍성군민 700명 '송전탑 백지화 촉구' 총궐기대회… "주민 없는 입지선정위는 요식행위"
  1. 충남대 통합 재추진 속도전,,, 통합안 수정 여부 쟁점
  2. 미분양 부담 커진 대전… 주택 인허가 감소에 공급 전망도 불투명
  3. 대전 학교 행정실 공무원 방학 중 재택근무 검토…근무환경 개선 합의
  4. '지각·중도 퇴장·불참' 어수선했던 충남도 국회의원 초청 설명회
  5. 허태정 "공공기관 유치 위해 시청사도 내줄 수 있다"… 대전 이전 희망기관도 잇따라

헤드라인 뉴스


대전역세권 개발 줄줄이 난항…쪽방촌 준공도 2033년으로 지연

대전역세권 개발 줄줄이 난항…쪽방촌 준공도 2033년으로 지연

대전 동구 정동 쪽방촌 개발사업의 준공 시점이 2033년으로 또다시 미뤄질 전망이다. 쪽방 주민들의 주거 안정을 도모하고 낙후된 일대를 공공주택지구로 정비하는 사업인데, 토지·건물 소유주와의 보상 문제가 수년째 발목을 잡고 있기 때문이다. 여기에 공사비 상승으로 총사업비와 예상 적자 규모가 기존보다 3배 가까이 불어날 것으로 예상 되면서, 경영투자심사를 앞두고 사업 추진에 부담이 가중되고 있다. 앞서 복합2-1구역 개발 역시 원점으로 회귀한 점을 감안하면 대전 역세권 개발사업 전반의 사업성 확보와 제도 개선 등 실효성 있는 대책 마..

불법사금융예방대출 연체율 44% 훌쩍... 연령대 낮을수록 연체 높아
불법사금융예방대출 연체율 44% 훌쩍... 연령대 낮을수록 연체 높아

서민금융진흥원이 취약계층을 대상으로 지원하는 정책서민금융상품인 불법사금융예방대출 연체율이 44%를 넘어선 것으로 나타났다. 해당 대출은 제도권금융 이용이 어려운 저소득·저신용 취약계층이 불법사금융에서 돈을 빌리지 않기 위해 최대 100만 원을 지원하고 있다. 4일 국회 정무위원회 소속 국민의힘 박대출 의원실이 금융위원회로부터 제출받은 자료에 따르면 불법사금융예방대출 연체율은 2026년 9월 말 기준 44.3%를 기록했다. 대출잔액은 3140억 원, 연체잔액은 1391억 원이다. 연체율은 전체 대출잔액 중 원리금을 1개월 이상 연체한..

2차 공공기관 이전 초읽기…충남도, ‘맞춤형’ 전략 총력전
2차 공공기관 이전 초읽기…충남도, ‘맞춤형’ 전략 총력전

정부의 2차 수도권 공공기관 지방 이전 발표가 임박함에 따라 충남도가 행정력과 정치력을 총동원한 유치전에 나섰다. 특히 1차 이전에서 제외된 충남의 특수성과 산업 기반을 연계한 '맞춤형' 전략을 앞세워 실리 확보에 사활을 거는 모습이다. 4일 충남도에 따르면 도가 정부의 2차 공공기관 이전 계획에 대비해 준비 중인 핵심 전략은 산업 구조와 미래 성장 동력을 반영한 4대 기능군 중심의 '맞춤형 이전'이다. 충남도가 가장 공을 들이는 분야는 기후에너지환경이다. 전국 최대 석탄화력발전소 집적지이자 철강·석유화학 등 탄소 다배출 산업이 밀..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 대전 갑천4BL 청년주택 공급사업 기공식 대전 갑천4BL 청년주택 공급사업 기공식

  • 윤석열 전 대통령 항소심에 쏠린 눈 윤석열 전 대통령 항소심에 쏠린 눈

  • 국가철도공단 사랑의 연탄 나눔 국가철도공단 사랑의 연탄 나눔

  • 미래 전장 누빌 다양한 무인차량 미래 전장 누빌 다양한 무인차량