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. 대전특수영상영화제, 'DFX OTT어워즈' 대전의 가을 밤을 빛내다
  2. 둔산1구역, 2차 선도지구 재도전 시동… 주민대표단 구성 승인 신청
  3. 출연연 채용·감사·홍보 행정 통합, 기대와 우려 '동시에'
  4. 74명 사상 안전공업 화재…“안전관리체계 부실이 부른 대형 인재”
  5. [함께 지켜온 물, 대청호의 다음 25년] 권한과 예산 갖춘 '굿거버넌스'로… 대청호 관리 제도화해야
  1. 과학기술 연구 노조-사측 첫 소통워크숍… 출연연 역할 재정립 공감대
  2. 대덕구노인종합복지관에 추석명절 식료품 키트 후원
  3. 40대부터 재취업 준비… 세종 중장년 일자리 정책 달라진다
  4. KAIST, 석유 대신 대장균으로 '친환경 핫멜트 접착제' 만든다
  5. [2027 수시로 간다] 보건의료 정체성 위에 AI를 입히다…대전보건대의 새로운 100년

헤드라인 뉴스


이 대통령 "행정수도 건설. 최대한 신속하게 완성하겠다"

이 대통령 "행정수도 건설. 최대한 신속하게 완성하겠다"

이재명 대통령은 18일 "수도권 과밀 해소와 국토균형발전을 위해 오랫동안 추진해온 행정수도 건설을 최대한 신속하게 완성하겠다"고 밝혔다. 연임에 대한 생각은 전혀 없고, 전쟁 개입 또는 관여를 위한 파병도 없으며, 지지율 하락에 대해선 "국민 존중이 부족했다"며 자신의 책임이라고 강조했다. 이 대통령은 이날 오전 청와대 영빈관에서 열린 기자회견 모두발언에서 "지방선거 이후로 저로서는 갑작스러운 국민의 실망과 걱정에 직면해 당황했던 것도 사실"이라며 "모두 저의 부족함 때문이고, 너무 많은 과제 앞에 마음이 바빠 더 많은 이들의 마음..

세종TP 용역 비리의혹 파장… 세종시, 특감 한다
세종TP 용역 비리의혹 파장… 세종시, 특감 한다

<속보>=세종테크노파크(이하 세종TP)의 '자율주행 관제센터 보수·관리 용역' 비리 의혹과 관련, 세종시가 특정 감사에 착수한다. <중도일보 2026년 9월 17일자 4면 보도> 김효숙(어진·나성동) 세종시의회 경제문화위원장이 16일 해당 용역의 특정 업체 특혜 의혹과 불법 하도급 정황, 불필요한 예산 집행 등 의혹을 제기하고, 집행부를 상대로 진상 규명을 요구한 데 따른 조치로 다가온다. 이와 더불어 세종TP도 17일 자체 특정감사에 들어간 것으로 알려져, 내부 자정 시스템을 통해 의혹을 밝히고 이를 바로잡을 수 있을지 관심이 쏠..

기업 10곳 중 9곳 "올 추석, 나흘 이상 쉰다"
기업 10곳 중 9곳 "올 추석, 나흘 이상 쉰다"

올 추석 연휴 휴무를 실시하는 기업 10곳 중 9곳이 나흘 이상 쉬는 것으로 나타났다. 추석상여금을 지급하는 기업은 지난해보다 줄었고, 기업 절반가량은 추석 경기가 나빠졌다고 생각하는 것으로 나타났다. 한국경영자총협회가 17일 발표한 '2026년 추석 휴무 실태조사'에 따르면, 응답 기업의 97.0%가 올해 추석 연휴에 휴무를 실시한다고 답했다. 휴무를 실시하는 기업 중 휴무 기간이 '4일'이라는 응답은 76.5%로 가장 많았고, '5일 이상'도 14.2%로 조사돼 나흘 이상 쉬는 기업은 전체의 90.7%에 달했다. 반면 '3일 이..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘사랑의 송편 나눔’…명절 꾸러미 한가득 ‘사랑의 송편 나눔’…명절 꾸러미 한가득

  • 대전 동부소방서, 추석 앞 화재안전 점검 대전 동부소방서, 추석 앞 화재안전 점검

  • ‘대한민국의 情을 보냅니다’ ‘대한민국의 情을 보냅니다’

  • 경영악화로 폐업하는 대전서남부터미널 경영악화로 폐업하는 대전서남부터미널