우리얘기

비 전 : 대경권 주요산업과 연계한 IT융합 핵심기술 개발 및 확산을 통한 성장지향 대경권 R&D 메카

사업목표 : R&D융합지원시설을 건립·운영함으로서 대구 및 경북 지역의 주력산업과 IT와의 융합을 통해 지역경제의 발전 도모

공사기간 : 2009.12. ∼ 2011.10.(1년 11개월)

총사업비 : 326억원  - 공사비: 164억원(국비), 부지비: 137억원(대구시), 시설구축비 : 25억원(ETRI)

조감도

그러나 그 정확한 실체에 대해서는 현재도 갑론을박이 진행 중이며, 이를 규명하기 위한 세계 과학자들의 노력이 이어지고 있습니다.

호주에서 발견된 고대 벽화에 표현된 외계인.

이번 특별전은 UFO의 미스터리와 1947년 미국의 로스웰사건 등 외계생명체의 흔적을 다룬 Aliens mystery world,  지구에 숨겨진 이상한 생물체를 탐험하는 Aliens science,  가상의 행성인 블루 문(Blue Moon)과 아우렐리아(Aurelia)를 최첨단 터치스크린을 통해 탐험하는 Aliens world,  그리고 외계 지적 생명체 탐색 프로젝트인 S.E.T.I를 통해 직접 외계 생명체와 대화를 시도하는 체험존 등 4개의 테마로 연출된 전시 존으로 구성됩니다.

인도 고전 문헌에 묘사된 UFO 추정 물체

‘에이리언 미스터리 세상’ 코너에서는 고대 벽화 등에 나타난 UFO를 비롯해 1947년 미국 뉴멕시코주 로스웰에 추락한 UFO와 외계인 사체의 진실 공방, 남미 나스카 거대 문양에 나타난 외계인 모습 등에 대해 전문가의 설명을 들을 수 있습니다.

‘에일리언 과학’ 코너는 심해 등 지구에 숨겨진 이상한 생명체를 바탕으로 우주 환경에서의 생명체 존재 가능성과 이를 추적하는 과학자들의 활동을 공개합니다.

이어지는 ‘에일리언 세상’은 서로 상반된 환경 조건을 가진 가상 행성 블루문과 오델리아의 생명체를 대형 터치스크린을 통해 직접 체험할 수 있습니다.

또 ‘외계인과의 대화’ 코너는 실제  S.E.T.I(외계 지적 생명체 탐색 프로젝트)를 통해 자신이 직접 작성한 메시지를 우주에 보내는 등 외계 생명체와의 접촉을 시도해 볼 수 있습니다.

이 밖에 우주인이 되기 위해 거쳐야 하는 중력가속도 체험계와 천체물리학자 스티븐호킹의 동영상 메시지 등 다양한 체험 프로그램이 마련됐습니다.

 용  어  설  명

SETI(Search for Extra-Terrestrial Inteigence) :
외계 지적 생명체를 찾기위한 일련의 활동을 통칭적으로 부르는말이다.
SETI 프로젝트는 외계 행성들로부터 보내오는 전자기파를 찾아서 외계생명체를 찾는것을 목적으로 한다.

지난 수 십년간 전 세계 연구자들은 현대인의 가장 큰 사망 원인인 암을 집중적으로 연구한 결과 사람의 암 발생과 진행을 조절하는 세포 내 신호조절체계가 예상했던 것보다 매우 복잡하다는 사실을 알게 됐습니다.

때문에 암이 같은 부위에서 발생하더라도 다양한 유전적 특성을 나타냄에 따라 새로운 치료법 개발에 대한 한계에 부딪혔습니다.

연구자들은 암의 개별적인 유전적 특성을 파악하는 맞춤형 치료와, 암 유전자만을 선택적으로 공격하는 치료제 개발을 위해 노력했지만, 매우 복잡하고 다양한 암 세포 신호전달체계를 이해하기에는 큰 어려움이 있었습니다.

최근 암의 발생과 진행을 조절하는 세포신호전달체계의 핵심적인 연결고리가 국내 공동 연구진에 의해 밝혀졌습니다.

연구팀은 마이크로RNA가 암의 발생과 진행을 조절하는 가장 중요한 신호전달체계(p53 암 억제 유전자와 윈트 신호전달체계)에 직접 연결되어 있음을 규명했습니다.

마이크로RNA(miRNA)는 21~23개 염기로 구성된 아주 작은 RNA로, 다른 유전자를 조절하는 역할을 하는데, 상보적인 메신저RNA(mRNA)와 결합하여 단백질 생성을 방해하는 역할을 합니다.

p53은 암 억제 유전자로 알려진 가장 중요한 단백질 중 하나로, 세포 증식과 억제, 사멸 촉진 등의 역할을 하는데, 암 억제 유전자의 돌연변이와 그에 따른 p53의 기능 소실은 모든 암 환자의 50%에서 발견되는 가장 중요한 유전자 이상입니다.

또 윈트 암 유전자도 사람의 암 발생을 조절하는 가장 중요한 유전자라는 사실이 30여 년 전에 이미 밝혀진바 있습니다.

지금까지 이 두 유전자는 완전히 다른 별개의 신호전달 체계로 인식됐습니다.

연구팀은 이번 연구를 통해 이 두 개의 신호전달이 실제로는 암 발생을 조절하는 가장 중요한 하나의 신호전달체계라는 사실을 규명했습니다.

p53 암 억제 유전자가 사람의 암에서 Wnt 신호를 억제	p53 암 억제 유전자는 miRNA-34를 이용하여 Wnt 신호전달은 억제

miRNA-34가 개구리 발생과정에서 Wnt 신호에 의한 축발생 (Axis duplication)을 조절

대장암에서 miR-34를 회복시켜주면 암 줄기세포에 의한 암 전이와 재발을 억제함

(왼쪽부터) 차소영 연구원, 나정민 연구원, 김현실 연구교수(중점연구소), 양동현 연구원, 육종인 교수(도약연구 책임자), 류주경 연구원(박사과정)

 용  어  설  명

p53 암 억제 유전자 :
사람에서 발생하는 모든 암의 50% 이상에서 p53 암 억제 유전자의 돌연변이가 발견되고, 지금까지 알려진 암 관련 유전자중 가장 중요한 암 유전자이다.
정상적으로는 p53 암 억제 유전자는 암 억제 기능을 수행하지만 암 세포에서는 돌연변이에 의해 그 기능을 상실한다. 최근에는 p53 암 억제 유전자의 손상이 암 줄기세포를 유지하여 기존의 외과적-항암-방사선 치료에 대한 내성을 유발한다는 것이 밝혀졌다.
WHO에서는 암 연구의 핵심유전자로 인정하여 p53 암 유전자에 대한 데이터베이스를 운용하고 있다.(http://www-p53.iarc.fr/)

Wnt (윈트) 신호전달 :
사람의 암에서 암 억제 유전자를 제외하고 가장 중요한 암 유전자임. 대장암에서는 90% 이상의 환자에서 Wnt 신호 전달 유전자의 돌연변이가 발견되고, 그 외의 다양한 암에서도 Wnt 신호의 활성화가 암 줄기세포 유지와 암 전이를 조절한다는 것이 알려짐.
1970년대에 유방암에서 Int 유전자의 증폭이 발견되었고, H. Vamus 교수는 Int 유전자를 발견한 공로로 Bishop 교수와 함께 1989년 노벨 생리의학상을 수상함.
그 이후 초파리에서 발견된 Wingless 유전자와 같은 유전자임이 밝혀져 Wnt (윈트) 유전자라고 명하였다.    

microRNA (마이크로RNA) :
세포내에 존재하는 22-25 nt (nucleotides) 크기의 작은 RNA. 일반적으로 단백질을 만드는 mRNA (messenger RNA)는 수백-수천 nt의 크기를 갖지만, microRNA (miRNA)는 크기가 매우 작다.
작은 크기의 RNA들은 주로 mRNA 기능을 억제하며 (RNA interference), 2006년 Fire & Mello 박사는 RNA interference 발견을 공로로 노벨 생리의학상을 수상했다.
서울대 김빛내리 교수는 microRNA가 세포내에서 만들어지는 과정과 기전에 대한 연구로 주목을 받고 있다.

표적치료 (targeted therapy) :
암 발생 및 진행과정은 유전자 신호 전달과정에 의해 조절되지만 지금까지의 암 치료법은 암 유전자와 관련 없는 일반적인 치료법을 사용해 왔다.
최근에는 암 발생과 연관된 신호 전달계가 많이 밝혀져 있어 이들 신호전달계를 차단하는 표적치료제를 많이 개발하고 있다.
표적치료제의 대표적인 예는 만성골수성 백혈병에 사용하는 그리벡 (Gleevec)이 있고, 글리벡은 골수암 세포내 특이 신호전달의 BCR-ABL 유전자를 표적으로 한다.

맞춤형 치료 (personalized therapy) :
같은 부위에 발생한 암이라 할지라도 유전자 이상과 신호 전달체계는 다양하다.
예를 들어 같은 유방암 환자라 할지라도 환자마다 p53 암 억제 유전자 이상과 Wnt 신호 활성화 정도가 다르며 따라서 환자의 치료와 예후도 다를 수밖에 없다.
그러므로 같은 부위에 발생한 암 환자를 치료하더라도 유전자 발현 양상에 따라 각기 달리 진단-치료를 해야 한다는 것이 맞춤형 치료 (customized therapy) 또는 개인별 치료(personalized therapy)이다. 향후 새로운 형태의 암 치료법은 표적치료제를 이용한 맞춤형 치료의 방향으로 나아갈 수밖에 없으며, 이미 MD Anderson 암센터와 같은 선진 암 병원에서는 Institute for Personalized Cancer Therapy를 설립하였다. 

N-스크린이란 영화, 음악 등 하나의 멀티미디어 콘텐츠를 N개의 기기에서 연속적으로 즐길 수 있는 차세대 멀티미디어 서비스 기술로, 서비스 연속성 기술이 N-스크린 구현에 핵심적 역할을 합니다.

최근 스위스 제네바에서 개최된 ITU-T 제13 스터디그룹(SG13) 회의에서 ETRI(한국전자통신연구원)에서 제안한 '프로파일 기반 서비스 연속성(profile-based application adaptation service) 기술'이 국제표준으로 승인됐습니다.

'프로파일 기반 서비스 연속성 기술'은 서비스 이용자의 프로파일을 분석하여 서비스 단말기 유형과 공간 제약 없이 서비스를 연속적으로 지원하는 기술입니다.

즉 서비스 이용자는 하나의 콘텐츠를 TV,  PC, 태블릿PC, 스마트폰 등의 어느 단말기가 상관없이 연속적인 시청이 가능합니다.

또 회사나 집, 야외 등 장소에도 관계없이 어디서나 서비스 제공이 가능합니다.

이번 표준 규격서에는 이러한 연속적인 서비스 제공을 위한 ▲서비스 연속성 관리 ▲서비스 연속성 제어 ▲서비스 환경 적응 ▲프로파일 저장 및 제어 ▲서비스 연속성 인터페이스 등 5가지 주요 기능에 대한 정의와 이들 기능을 이용한 세부 서비스 절차가 규정됐습니다.

ETRI의 이번 국제표준 채택으로 전 세계가 치열한 개발 경쟁을 펼치고 있는 'N-스크린' 서비스 구현에서 우리나라가 주도권을 확보할 수 있는 있는 유리한 고지를 선점하게 됐습니다.

이번 국제표준안은 정영식 ETRI 책임연구원(에디터), 이우섭 한밭대 교수(에디터)와 정희창 한국정보화진흥원(NIA) 연구위원(라포처)의 주도로 지난 2009년 9월부터 표준 개발을 시작했습니다.

현재 정영식 책임연구원과 이우섭 교수는 ITU-T SG13에서 에디터로 활동하고 있으며, 정희창 연구위원은 의장을 맡고 있다. 

 용  어  설  명

ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication standardization sector) :
국제전기통신연합 표준화 부문

SG13(Study Group 13: Future networks including mobile and NGN) :
ITU-T에서 미래네트워크 표준화를 담당하는 스터디 그룹

에디터(Editor) :
작업반 산하에서 권고안 문서 개발 책임자

라포처(Rapporteur, 작업반 의장) :
 ITU-T 국제표준화 그룹 산하 작업반을 책임지고 운영하는 세부기술별 책임자

산소는 생명체에게 없어서는 안 될 가장 중요한 물질로, 철을 함유한 산소화 효소를 통해 활성화되어 생명유지에 꼭 필요한 화학물질 합성에 사용됩니다.

이러한 중요성으로 인해 전 세계 연구자들이 생체 내 산소화 효소의 화학반응을 꾸준히 연구해왔지만, 산소 활성화 과정에서 생성되는 몇 가지 핵심적인 중간체의 구조를 밝혀내지 못해, 생명체의 산소 사용과정은 여전히 풀리지 않는 숙제로 남아있었습니다. 

또한  산소 활성화 과정의 역반응인 물의 산화는 매우 중요한 화학반응이지만, 지금까지 산소 발생반응의 메커니즘은 정확히 밝혀지지 않았습니다.
 
 과학자들은 물의 산화반응을 통해 산소가 생성되는 식물의 광합성에도 산소를 함유하고 있는 중간체와 유사한 종이 존재할 것으로 추정했습니다 

X-ray 회절법에 의해 저온에서 밝혀진 반응 중간체의 구조로서 산소 분자가 철 금속에 대칭적 모양으로 결합하고 있다.

이화여자대학교 생체모방연구단, (왼쪽부터) 조재흥 박사(특임교수), 전수진 연구원(석사과정), 남원우 교수(연구단장), 강은아 연구원(석사과정)

 용  어  설  명

생체모방 연구 :
생명체의 화학 반응을 이해하기 위하여 인공 화학 물질을 사용하여 생명체에서 일어나는 화학 반응을 규명하기 위한 연구.

중간체 :
화학 반응에서 짧은 시간에 생성되었다 사라지는 매우 불안정하고 반응성이 큰 분자를 말한다. 대부분의 화학적 반응은 여러 단계를 통하여 진행되는데, 반응 중간체는 그 중간 단계의 하나로 존재하는 물질이다. 이러한 중간체의 구조와 화학적 성질을 이해할 경우 화학 반응이 어떤 경로를 통하여 진행하는지를 이해하는데 큰 도움을 준다.

X-ray 회절법 :
비파괴 분석 기법의 하나로 X-ray의 회절을 이용하여 물질의 결정 구조, 화학적 조성, 그리고 물리적 특성에 대한 정보를 밝히는 방법이다. 물질의 내부 미세 구조를 밝히는데 매우 유용한 수단이다.

방사광 가속장치 :
빛이 발생하는 입자를 가속하는 장치로서 이렇게 방출된 방사광은 빔라인을 통해 빠져나와 물질의 구성단위 수준에서 분자나 원자의 세계를 규명할 수 있다.

‘HURO-Competition’은 지능형 휴머노이드 로봇이 ▲골프공 넣기▲좁은 장애물 통과하기 ▲정해진 색깔 장애물 넘어뜨리기▲계단 지나가기 등의 미션을 수행하며 미션통과 횟수· 난이도에 따라 순위가 결정됩니다.

지난해에는 충북대 닥터 이엔(Dr.EN)팀이 우승해 대통령상을 수상했습니다.

‘SoC 태권로봇’은 휴머노이드 로봇간의 태권도 겨루기로, 상대로봇의 동작과 위치, 거리를 인식해 ▲넘어뜨리기▲발공격 ▲손공격으로 상대로봇을 공격해 다득점에 따라 순위가 결정됩니다.

지난 해에는 동아대 옵티머스 프라임(Optimus Prime)팀이 우승해 국무총리상을 수상했습니다.

대회의 세부 프로그램은 홈페이지(http://www.socrobotwar.org)를 방문하면 상세히 알 수 있습니다.

1. 대회내용  HURO-Competition, SoC 태권로봇 두 종목으로 진행되며, 참가팀은 주최 기관에서 제공하는 두뇌보드, 센서 등을 활용하여 외부의 조종 없이 스스로 인식, 판단, 행동하는 지능형 휴머노이드 로봇을 구현하고, 로봇 간의 대결을 통해 순위를 결정한다. 2. 대회개요 (1) 명칭 국문 : 지능형 SoC 로봇워 2011 영문 : Intelligent SoC Robot War 2011 (2) 목적 지능형 로봇 구현을 통한 SoC 분야의 고급 기술인력 양성과 IT-SoC, 지능형 로봇 분야의 활성화를 통한 국가 경쟁력 발전의 초석 마련 (3) 연혁 연 도 내 용 2002 지능형 SoC 로봇워 1회대회 개최 2003 SoC 탱크로봇 개발 2004 1개 종목 참가팀 100팀, 태권로봇 시범대회 운영 2005 태권로봇 종목 추가 2006 탱크로봇 국무총리상 승격 2007 참가팀 학생자문단 구성 및 운영 2008 대회설명회 강화 (이론 및 실습교육 진행) 2009 탱크로봇 대통령상 승격, 태권로봇 국무총리상 승격 2010 탱크로봇 폐지, HURO-competition 종목 추가 2011 10회 대회, 휴머노이드 로봇용 두뇌보드 개발 (4) 규모  10회 대회기간  총 1049팀 5,500여 명의 대학생이 참가한 전국 최대 규모의  지능형 로봇 경진대회 (5) 종목 HURO-Competition 지능형 휴머노이드 로봇의 미션수행 경기로, 영상인식과 센서인식을 이용해 경기자에 설치된 장애물을 회피 또는 미션을 수행하게 된다. 미션의 빠른 수행 및 미션통과 횟수/난이도에 따라 순위를 결정짓게 된다. ▪ 경기방식 ▪ 관전 포인트 로봇이 카메라로 장애물의 위치를 잘 찾는 지 관찰 로봇이 장애물을 잘 피해 가는 지 관찰 사람이 로봇을 조종하는지 확인 “No Remote Control!!” 절대 외부의 조종이 없는 로봇 혼자서 보고 생각하고 행동하는 지능형 로봇 태권로봇  참가팀은 본선경기에 앞서 지능형 로봇에 필요한 영상인식 기술 심사를 받게 되며 심사에 통과한 팀에 한하여 본선경기에 진출할 수 있다. 본선팀에게는 두뇌보드와 태권로봇이 지급된다. 본선경기는 지능형 로봇의 태권도 경기로 진행되며 모든 로봇은 사람이 조종하지 않고 참가팀이 개발한 프로그램에 의해 동작한다. ▪ 경기방식 ▪ 관전 포인트 로봇이 카메라로 적을 잘 찾는 지 관찰 사람이 로봇을 조종하는지 확인 “No Remote Control!!” 절대 외부의 조종이 없는 로봇 혼자서 보고 생각하고 행동하는 지능형 로봇 모두 원격 조종으로 이뤄지는 타 대회와 비교 절대 사절 3. 시상내역 구 분 HURO-Competition SoC 태권로봇 대상 대통령상 국무총리상 금상 지경부장관상 KAIST 총장상 은상 KAIST 총장상 SDIA 센터장상 동상 SDIA 센터장상 SDIA 센터장상 4. 대회 일정 참가팀 접수 기간  2011년 4월 1일 ∼ 5월 31일 참가자격  대학(원)생을 포함한 2인 이상 6인 이하로 구성된 팀 접수방법 대회 홈페이지 (http://www.socrobotwar.org) 지능형 SoC 로봇워 설명회 일정  2011년 6월 10일 장소  대전 KAIST 내용  참가팀 대상으로 진행 (대회 및 일정소개, SoC Robot platform 설명) 출전자격 TEST 일정 2011년 7월 7일 ~ 8일 방식 PC와 PC용 카메라를 이용한 영상인식 SW 제작 데모심사 내용 HURO-Competition 16팀, SoC 태권로봇 10팀 선발 본선 진출팀 교육 일정  2011년 7월 14일 ~ 15일 장소 대전 KAIST 내용 참가팀에게 제공되는 로봇, 두뇌보드에 대한 이론/실습교육 예선대회 일정 2011년 9월 15일 ~ 16일 장소  대전 KAIST 내용 종목별 본선진출팀 선발 (각 8팀) 본선대회 일정 2011년 10월 27일 ~ 30일 (IRC: 국제로봇콘테스트) 장소  일산 KINTEX

국가핵융합연구소가 선진 7개국이 참여하는 국제핵융합실험로(ITER) 프로젝트의 총괄기관인 ITER국제기구가 발주한 'ITER B형 방사성폐기물의 처리장치 개발 및 엔지니어링에 관한 개념설계' 과제를 수주했습니다.

이번 과제는 국가핵융합연구소의 ITER한국사업단과 한국원자력연구원(위탁연구기관)이 공동으로 수행하게 되는 것으로, 국제공개경쟁 입찰을 통해 우리나라가 ITER 방사성폐기물 처리 분야서만 이루어낸 4번째 수주입니다.  

핫셀 내부 금속 방사성폐기물 원격절단 장치 개념설계

이를 통해 우리나라에 할당된 조달 품목 이외의 분야에서도 국내 기술을 활용하여 ITER 건설에 참여하게 됨에 따라 향후 우리나라 핵융합발전로 건설을 위한 선행적 실증을 할 기회도 갖게 됩니다.

정기정 ITER한국사업단장은 국내 연구기관과 산업체들이 잇달아 ITER기구에서 발주한 다양한 과제 수주에 성공함으로써 향후 DEMO 및 핵융합 상용화의 기술자립 뿐만 아니라 핵융합 발전 기술 보유국으로서의 국제적 위상 제고에도 기여할 것으로 내다봤습니다.

삼중수소 제거장치, 포집 및 처리장치 등 개념설계

면역과 심혈관계 질환 치료제의 주요 타깃인 인산화 효소(PI3K감마)가 기억력과 학습능력 등 인지기능의 유연성에도 관여한다는 새로운 사실이 밝혀졌습니다.

서울대 강봉균 교수팀은 세포 내 신호전달 체계에 중요한 기능을 하는 인산화 효소(PI3K감마)가 기억과 학습의 기초과정(해마의 장기 시냅스 저하현상)뿐만 아니라, 학습능력과 판단력 등(인지기능의 유연성)을 조절하는 데에도 중요한 역할을 한다는 사실을 규명했습니다.

여기서  해마(Hippocampus)는  대뇌의 양쪽 측두엽에 존재하는 것으로 일화나 의미 기억 등 인지기능을 담당하는 기관을 뜻합니다.

인산화 효소 PI3K의 한 종류인 PI3K감마(Phosphatidylinostol 3-kinase γ)는 지금까지 심혈관계와 면역계 등에서만 발현되는 것으로 알려지면서, 이 효소를 타깃으로 한 면역과 심혈관계 질환 치료제가 활발히 개발되어 왔습니다.

그러나 뇌를 포함한 신경계에서 PI3K감마의 기능에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았습니다.

이런 가운데 연구팀은 PI3K감마가 해마의 장기(Long-term) 시냅스저하현상(시냅스 가소성의 한 종류)과 인지기능의 유연성에 관여한다는 사실을 발견했습니다.

인지기능(인지행동)의 유연성이란, 자신이 처한 상황과 조건에 맞게 행동전략을 변경할 수 있는 능력(판단력 등)을 의미하는데, 과거 경험으로 학습된 기억과 의사결정에 얽매이지 않고 주변 환경의 변화에 따라 현재의 정보를 적극 이용하여 새로운 학습과 기억 및 의사결정을 하는 모든 인지능력을 의미합니다.

강 교수팀은 PI3K감마가 제거된 생쥐와 PI3K감마를 억제하는 약물을 이용한 전기생리학, 생화학 및 동물 행동실험을 통해 이를 입증했습니다.

 용   어   설   명

인지기능의 유연성(Behavioral flexibility) :
개체가 과거 사건의 경험에 의해 학습된 기억 및 의사결정에 얽매이지 않고 주변 환경의 변화에 따른 현재의 정보들을 적극적으로 이용하여(정보의 갱신) 개체의 생존에 보다 이로운 새로운 학습과 기억, 그리고 의사결정을 이끌어내는 행동을 지칭함. 

해마(Hippocampus) : 
대뇌의 양쪽 측두엽에 존재하며 일화, 의미 기억 등을 포함한 광범위한 인지기능을 담당한다고 알려진 뇌 영역.

PI3Kγ(Phosphatidylinositol 3-kinase gamma) :
지질(lipid) 및 단백질 인산화효소로 알려져 있으며 인지질(phospholipid) 2차 전달자를 생성하는 기능을 하는 PI3K 종류 중 하나임. 면역계, 심혈관계, 그리고 신경계에 주로 분포하며 면역계, 심혈관계에서의 기능이 주로 알려져 있음.

장기 시냅스저하 (Long-term depression) :
시냅스에서의 신호전달 강도가 일정한 전기적, 화학적 자극에 의해 장기적으로 저하되는 현상을 말하며 장기시냅스 강화와 더불어 대표적인 시냅스가소성임. 학습과 기억이 일어날 때 뇌의 시냅스는 강화되거나 저하되어 기억이 뇌에 저장됨. 장기시냅스저하 현상은 시냅스에 존재하는 신경전달물질 수용체와 특수한 세포 신호전달 단백질들에 의해 일어나는 것으로 알려짐.

김선정 교수

연구팀이 개발한 '탄소나노튜브 인공근육'은 기존의 인공근육들이 가지고 있는 굽힘, 수축, 이완 기능에서 나아가 비틀림, 회전 운동까지 가능하도록 보완됐습니다.

쉽게 설명하면 마치 코끼리의 코와 문어의 다리가 나선형으로 회전 운동을 하는 것처럼 강하고 유연한 탄소나노튜브 실이 전기화학 에너지를 회전 운동 에너지로 변환시키는 형태입니다.

탄소나노튜브 인공근육 실에 패들(paddle)을 붙여 마이크로 액체 혼합 장치로서의 응용을 보여주는 모식도

이번에 개발된 탄소나노튜브 인공근육은 실 1mm만으로도 250도의 회전을 발생시키고, 가해지는 전압의 변화를 통해 회전력 방향 조절이 가능해 양방향 회전이 가능한 모터가 개발될 수 있게 됐습니다.

또한 기존의 인공근육보다 1000배나 우수한 단위 길이당 회전 성능을 자랑하며, 낮은 전압이 발생되는 소규모 전지만으로도 탄소나노튜브 섬유를 전기화학적으로 충전·방전하여 회전력을 만들어 낼 수 있습니다.

무엇보다 탄소나노튜브 인공근육은 일반적인 모터와 달리 적은 비용과 간단한 방법으로 작은 단위부터 큰 크기까지 다양하게 활용할 수 있다는 것이 큰 장점입니다.

일반 전기모터는 소형화, 경량화가 어렵지만, 탄소나노튜브 인공근육은 작게 제작해도 전기모터와 같은 성능을 발휘하고, 또 단위 무게당 출력도 상용화된 전기모터와 비슷해 소형화된 크기로 다양한 곳에서 활용할 수 있습니다.

뿐만 아니라 탄소나노튜브 섬유에 패들(paddle)을 붙이는 간단한 과정을 통해 마이크로 액체혼합장치 제작도 가능합니다.

이번 인공근육은 간단한 구동 원리, 큰 회전각, 높은 회전 속도 및 마이크로 크기의 실 직경 특성 등이 조합되어 마이크로 유체 펌프, 밸브 구동기나 믹서기 등의 응용에 크게 기여할 것으로 기대를 모으고 있습니다.

이번 연구결과는 세계적 권위의 학술지인 'Science'지 10월호(10월 14일)에 게재되었습니다.
     (논문명 : Torsional carbon nanotube artificial muscles)

 용  어  설  명

인공근육 :
전기적 에너지를 운동 에너지로 변환시켜 일상생활에 유용하게 이용할 수 있는 물질 혹은 액추에이터(구동기)이다. 

탄소나노튜브 :
단일벽 탄소나노튜브는 6각형 고리로 연결된 탄소들이 긴 대롱 모양을 이루는 지름 1나노미터(1나노미터는 10억분의 1 미터) 크기의 미세한 원통형 분자이다. 탄소원자가 결합해 벌집 모양의 구조를 갖게 된 탄소평면이 도르르 말려서 튜브모양이 됐다고 해서 붙여진 이름이다. 

탄소나노튜브 실(yarn) : 
직경이 10 나노미터인 다중벽 탄소나노튜브를 서로 꼬아 만든 길이가 매우 긴 실 형태이다. 탄소나노튜브 실은 매우 강하면서 유연하기 때문에 실제 사용되는 실처럼 매듭짓기, 꼬기, 바느질하기 등이 가능하다. 이 번 연구에서 사용된 탄소나노튜브 실은 직경이 15 마이크로미터 (1마이크로미터는 100만분의 1 미터)이다.

슈퍼커패시터 : 
배터리처럼 전기에너지를 저장할 수 있는 에너지 저장 장치 또는 물질이다. 배터리와 달리 빠른 충전 또는 방전이 가능하고 수명 또한 매우 길다. 이번 연구에서 사용된 탄소나노튜브 실은 전해질 속에서 전하의 충전 및 방전이 가능한 에너지 저장매체 이면서 전기화학적 에너지를 회전 구동에너지로 변환시킬 수 있는 인공근육으로 사용되었다.

전해질 :
소금물처럼 이온이 해리*되어 전류를 흐르게 하는 물질     
* 분자가 그 분자를 구성하고 있는 각각의 원자나 이온, 또는 보다 작은 분자들로 나누어지는 현상

마이크로 믹서(마이크로 액체 혼합 장치) :
서로 다른 종류의 유체를 채널 내에 소량 흘려 혼합시키는 장치로서 화학 또는 바이오 분석 등을 위해 사용되고 있다.