우리얘기

KAIST가 파도치는 해상에서 대형 선박 간의 자동 도킹이 이루어지는 모바일하버 신기술을 실제 바다에서 시연했습니다.

움직이는 항구로 불리는 모바일하버를 상용화하기 위해서는 선박 간 자동도킹 기술이 필수적입니다.

수심이 낮아 항만에 접안할 수 없는 대형 컨테이너선의 하역작업을 위해서는 해상에 떠있는 컨테이너선에 모바일하버가 다가가 측면에 밀착해야 되기 때문입니다.

파도와 바람의 영향으로 끊임없이 움직이는 두 부유체를 안전하고 신속하게 측면으로 밀착해 일정 거리를 유지하는 것은 매우 어려운 기술입니다.

기존에는 선원들이 로프를 주고받아 계류해 시간이 매우 오래 걸리고 사고의 우려는 물론 응급상황에 신속하게 대처할 수 없었습니다.

모바일하버 원천기술의 하나로 개발된 자동도킹시스템은 파도치는 바다에서 선박 간 충돌을 방지하면서 두 선박을 신속하고 안정적으로 연결하는 기술입니다.

세계적으로 그 필요성이 대두되어 왔지만 기술적 한계로 상용화가 이루어지지 않았다고 합니다.

이날 공개시연에서는 모바일하버 역할을 하는 바지선을 컨테이너선에 해당하는 선박에 근접시키고, 자동으로 도킹을 한 후 상호계류를 유지시키는 정상작동 상황과 비상상황 발생 시의 대처 과정 등이 전개됐습니다.

■ 운용시나리오

시제품 구성

• 총 4개의 관절로 구성되어 상하좌우 상대운동에 대응하며, 다단 실린더 적용으로 능동모드 또는 수동모드 전환 가능• 로봇암 내부를 진공챔버 공간으로 활용하여 소형화 및 경량화 구현 • 크기 : 3.2m (격납 시 1.9m)

도킹시스템 1기당 4개의 흡착섹션으로 구성되며, 곡면에도 흡착 가능• 센서를 통한 거리 탐지 및 진공압 측정• 흡착패드 용량 ․시연용 : 6.6ton (모바일하버 : 9.4ton)• 흡착패드 크기 ․시연용 : 1.7×1.7m (모바일하버 : 2.2×2.2m)

• 윈치 용량 ․시연용 : 6.6ton ․모바일하버 : 9.4ton• 계류라인 작용력 ․시연용 : 5.3ton ․모바일하버 : 7.54ton

시 연 모 델 ▪ 모바일하버용 부유체 48m(L) x 15m(W) x 3.3m(H) ▪ 컨테이너선용 부유체 (한우리호) 93m(L) x 15m(W) x 7.2m(H) ▪ 도킹시스템 6.0m(L) x 4.2m(W) x 3.2m(H)

나노(10억 분의 1미터) 크기의 축구공 모양 자석의 존재와 원리가 국내 연구진에 의해 밝혀졌습니다.

이철의 교수

 용  어  설  명

풀러린(fullerene) : 탄소만으로 이루어진 속이 빈 축구공 모양의 분자.

에너지띠(energy band) : 현대 물리학의 근간인 양자이론은 물질의 특성을 에너지띠 구조로 설명한다. 물질의 전기적 또는 자기적 특성은 그 물질을 구성하는 전자에 의해 결정된다. 에너지띠는 전자가 가질 수 있는 에너지 영역을 결정함으로써 물질의 다양한 특성을 기술한다.

<풀러린 분자> 

풀러린 분자

수소 흡착된 풀러린 분자

파란 공은 탄소 원자, 녹색 공은 수소 원자에 대응한다.
연두색 공은 풀러린에 갇힌 전자 분포를 보여준다.

각종 성인병의 원인으로 지적받고 있는 비만을 억제 시키는데 효과가 있는 한약제제 기반의 치료물질이 개발됐습니다.

한국한의학연구원(KIOM) 노화연구센터 고병섭 박사팀은 고지방식이에 의한 비만을 유도한 쥐에 저근백피(가죽나무의 뿌리껍질) 추출물을 투여한 결과 지방세포 분화 및 지방세포 내 중성지방 축적을 억제하는 것을 확인했습니다.

저근백피(樗根白皮)는 소태나무과 식물인 가죽나무의 뿌리껍질로서 저백피(樗白皮) 또는 춘피(椿皮)라고도 하며, 『동의보감』에는 저근백피가 이질, 설사, 혈변, 하혈(대하증) 및 각종 기생충증에 효과적이라고 기록되어 있습니다.

연구팀은 저근백피 추출물(HFR02)과 그로부터 성분 분리한 아일란톤(ailanthon)을 실험쥐의 지방전구세포(지방세포로 분화되기 전 세포)에 처리한 결과 저근백피 추출물(HFR02) 10㎍/㎖와 저근백피 추출물로부터 성분분리한 아일란톤 5㎍/㎖의 농도에서의 지방세포로의 분화에 따른 지방축적이 각각 50%이상 억제됨을 확인했습니다.

THI05는 저근백피 열수추출물(A)이고, HFR01과 02는 추출물의 1차 분획한 결과물임. 지방세포내 중성지방 형성률(TG accumulation ratio)을 비교시 HFR02에서 뚜렷한 중성지방형성 억제효과가 나타났고(B), 지방세포 분화기간동안 초기분화기인 2일째부터 control(추출물을 투여하지 않은 음성대조군)과 비교시 뚜렷한 활성이 나타나 저근백피 추출물이 지방축적을 억제함으로써 비만억제 효과가 있음이 증명됨.(C)

또한 가죽나무의 뿌리껍질에서 추출된 아일란톤은 기존에 항비만효과가 있다고 알려진 바이칼레인(baicalein, 한약재의 일종인 황금 유래 성분)과 EGCG(Epigallocatechin gallate, 에피갈로카테킨 갈레이트, 녹차잎에서 추출한 폴리페놀)에 비해 6배 낮은 농도에서도 더 강한 활성을 나타냈으며, 지방세포 내 중성지방 축적 또한 분화 후기까지 거의 형성되지 않음을 확인됐습니다.

저근백피 추출물로부터 성분분리한 아일란톤을 지방세포에 처리한 후 지방세포내 중성지방형성(지방적, fat drop) 및 세포형태변화 (morphology change)를 관찰하였다. 그 결과 아일란톤은 기존 항비만효과가 있다고 보고된 바이칼레인(baicalein, 한약재의 일종인 황금의 성분)과 EGCG(녹차잎의 성분)와 비교시 6배 낮은 농도에서도 더 강한 활성을 나타냈고, 지방세포내 중성지방형성(빨간점) 또한 분화후기까지 거의 형성되지 않음을 확인할 수 있었다.

랫트(쥐)의 체중증가율을 살펴본 결과, 추출물을 투여한 랫트(쥐)의 몸무게 증가율이 적은 것을 확인할 수 있으며, 체중과 체지방 지표로 알려진 두 종류의 지방조직, 부고환 지방조직과 신장후 복막하 지방조직의 무게와 크기를 비교한 결과임. 비투여군인 음성대조군과 비교시 50 mg/kg의 HFR02 투여군에서 유의적인 감소효과 확인할 수 있었음. 반면에 간의 무게는 투여군에서 약간의 감소하는 경향이 보였지만 유의적인 결과는 아니었음.

이 결과 실험종료 8주째에 음성대조군에서 최초 체중 대비 95%의 증가량을 보인 반면 50mg/kg의 HFR02를 투여한 실험군2의 체중 증가량은 75%로서 대조군 대비 20%정도의 체중 증가가 적었습니다.

 연구책임자인 고병섭 박사는 "이번 연구는 천연 물질을 활용하여 비만 억제 및 치료물질을 개발해 낸 것"이라며 "앞으로 한약처방의 다양한 응용을 통해 비만으로 인한 각종 성인병치료에도 기여하도록 할 계획"이라고 밝혔다.

현재 세계 비만 관련 시장은 연간 2000억 달러 수준으로, 직접 의료비만도 700억 달러에 이르며, 비만인구 증가로 심혈관계 질환, 당뇨를 비롯한 각종 만성질환은 물론 암 발생 위험률까지 높아지고 있는 실정이기 때문에 향후 고부가가치 창출이 가능할 것으로 전망됩니다.

우리나라의 항비만제 관련 시장은 현재 약 1000억원의 규모로서, 연평균 15% 이상으로 급성장하고 있는 거대시장이고, 기존에 많이 쓰이던 비만치료제들이 심한 부작용들로 시장에서 퇴출되고 있습니다.

저근백피 추출물이 투여된 오른쪽 쥐의 체중증가율이 투여되지 않은(왼쪽) 쥐보다 체중증가율이 확연이 적음을 알 수 있다.

'고혈압'은 무언의 살인자라고 불리울 만큼 일반적으로 뚜렷한 증상 없다가 궁극적으로 뇌졸중 및 심부전 등과 같은 심각한 합병증을 일으키게 되는 중요한 질환입니다.

우리나라 성인 인구의 30% 정도가 고혈압을 갖고 있습니다. 

고혈압 치료제는 일반적으로 칼슘길항제, 안지오텐신II 전환효소 억제제, 안지오텐신수용체길항제 및 베타차단체 등이 사용되고 있지만, 어지러움과 홍조, 기침, 비만 등을 유발하기도 합니다.

이를 개선하기 위해 최근 들어 몇 가지 고혈압제를 혼용한 복합제 등도 개발되고 있지만. 이 역시 약물간의 대사 차이와 장기복용에 따른 부작용 우려가 있기는 마찬가지입니다.

이런 가운데 국내 연구진이 고혈압 억제는 물론 비만과 고지혈증 등의 대사질환을 근원적으로 제어할 수 있는 새로운 표적과 약물의 효능을 규명해 세계적인 주목을 받고 있습니다.

이철호 박사

이번에 사용한 신약후보물질인 MB12066은 세포 내에서 신호를 전달하거나 에너지 대사의 기본물질인 'NAD'의 양을 증가시키면서 혈관 내피세포에서 산화질소(nitric oxide; NO)합성효소의 활성화로 혈관을 확장시킴으로써 고혈압 동물에서 혈압을 20% 정도로 낮추었습니다.

고혈압 쥐에 6주간 MB12066을 사료와 함께 급여한 결과, 대조군에 비해 MB12066을 섭취한 군에서 수축기 및 이완기 혈압이 유의하게 20%가량 감소했음을 알 수 있다.

MB12066을 6주간 급여한 후 대동맥을 적출해 eNOS 단백질을 형광으로 면역 염색한 결과, 붉은색으로 나타나는 eNOS의 발현이 대조군에 비해 MB12066을 섭취한 군의 혈관 내피세포(화살표)에서 현저히 증가된 것을 확인할 수 있다.

또 체내 지방연소를 증가시켜 체중이 20.6% 감소하였고, 혈중 콜레스테롤은 33%가 낮아지는 등의 효과가 동시에 나타났습니다.

MB12066 투여가 체중을 유의하게 감소시킴으로써(20.6%) 비만억제 효능을 나타냈음을 알 수 있다.

MB12066 투여에 따라 혈중 총콜레스테롤이 눈에 띄게 감소함을(33%) 확인할 수 있었으며, 이를 통해 MB12066이 고지혈증을 억제하는 효과를 나타냈음을 보여준다.

 용 어 설 명

Nitric oxide(산화질소 NO) : 대기에 일반적으로 존재하는 기체이며, 1979년 루이스 이그나로 교수가 처음으로 동맥 혈관의 얇은 내피 세포층에서 산화질소를 생산한다는 사실을 발견했다. 이러한 산화질소는 혈관 확장에 중요한 역할을 하며 혈소판이 끈적끈적하게 뭉쳐 혈전이 되는 것을 막는다. 하지만 이러한 산화질소가 내피 세포에서 부족하면 혈관의 이완능력이 감소하여 고혈압을 포함한 각종 심혈관계 관련 질환을 일으키게 된다.
    
eNOS(endothelial NO synthase; 내피세포 산화질소 합성효소) : 는 혈관 내피 세포에 존재하며, 여러 세포내 신호전달체계에 의해 효소가 활성화 되면 아르기닌이라는 아미노산을 시트룰린으로 산화시킴으로써 산화질소를 만들게 된다. 

지식경제부와 연구개발특구지원본부가 2011년 기술 시장 검색서비스 및 기술이전 사업화 상담 서비스를 수행할 고경력 은퇴과학자를 모집합니다.

이번 사업을 운영하는 특구본부가 대덕 TBC내 기술탐색데스크와 유망기술정보센터에서 공공 연구기술 자체를 시장에 노출시키고, 은퇴과학자를 활용하여 기술애로 및 사업화 상담과 현장과의 연계를 강화하는 비즈코디네이션 서비스를 제공하는 등 고객 지향의 지원체계를 구축할 계획입니다.

모집 예정인 고경력 은퇴과학자는 전기 전자, 정보통신, 바이오 의료, 기계 로봇, 에너지 자원, 나노 소재 등 6개분야 7명내외입니다.

지원자격은 국내 공공연구기관, 과학기술 관련단체 및 기관, 대학교, 기업연구소 등에서 퇴직한 만55세 이상인 연구자입니다.

처우는 특구본부 전문위원 직위를 부여(비상근)하고, 상담 및 정보분석 활동에 대한 월별 수당과 활동비를 지급받게 됩니다.

이번에 초빙될 전문위원들은 4.27일 특구본부 TBC 내 대덕사이언스나눔터 개소식과 발 맞추어, 전략 산업분야의 전문화된 시장/기술 정보 제공과 지역특화센터의 기업지원 정보(장비활용, 기술, R&D 지원 정보 등) 등 지역의 중소 벤처기업 정보 창구의 중심 역할을 수행하게 됩니다.

전기화학적 방법을 이용해 기존보다 사용이 간편하고 가격이 저렴하며, 분석 장치를 소형화 할 수 있는 유전자 진단 기술을 카이스트에서 개발했습니다.

KAIST 박현규 생명화학공학과 교수가 전기화학적 활성을 가진 핵산 결합 분자인 메틸렌 블루(Methylene Blue)를 이용해 전기화학적 실시간 중합효소 연쇄 반응(Real-Time PCR) 기술을 개발했습니.

박현규 교수

현재 유전자 분석 분야에서 가장 널리 사용되고 있는 Real-Time PCR(Polymerase Chain Reaction) 방법은 형광 신호를 이용하기 때문에 고가의 장비와 시약이 사용되는 분석 기술입니다.

이에 반해 전기화학적 방법은 사용이 간편하고 가격이 저렴하며, 무엇보다 분석 장치를 소형화 할 수 있는 이점이 있습니다.

연구팀은 산화/환원을 통해 전기화학적인 신호를 발생하는 물질인 메틸렌 블루가 핵산과 결합하면 전기화학적 신호가 감소하는 현상에 착안, 이를 PCR에 적용해 핵산의 증폭 과정을 전기화학적 신호를 통해 실시간으로 검출할 수 있는 전기화학적 Real-Time PCR을 구현하는 데 성공했습니다.

또 이 신호 변화 현상이 메틸렌 블루의 확산 계수와 관련된 것임을 규명해 향후 다양한 방법으로 응용될 수 있는 신호 발생을 기반으로 한 기술도 확립했습니다.

연구팀은 이를 기반으로 전극이 인쇄된 작은 칩을 제작해 성병 유발 병원균인 클라미디아 트라코마티스(Chlamydia trachomatis)의 유전자를 대상으로 연구를 수행했습니다.

그 결과 기존 형광 기반의 Real-Time PCR과 거의 동일한 성능을 보였다. 따라서 다양한 질병 진단을 비롯해 다양한 유전자 연구 분야에 적용할 수 있음을 입증했습니다.

Real-Time PCR 기술이 현재 유전자 진단 분야에서 가장 확실한 분석 방법임에도 불구하고 형광 기반의 분석 방법이다 보니 고가의 검출 장비 및 분석 시약을 필요로 합니다.

이번 연구 결과로 유전자 진단에 소요되는 시간과 비용을 획기적으로 절감할 수 있을 전망입니다.
 
한편, 세계적인 학술지인 '아날리스트(The Analyst)' 4월호(4월 21일자) 표지논문으로 선정됐습니다.

신호 분자 결합에 의한 전기화학적 Real-Time PCR 모식도 (아날리스트 표지)

용 어 설 명 Real-Time PCR : 실시간 중합효소연쇄반응. 중합효소연쇄 반응을 통해 증폭되는 핵산을 실시간으로 모니터링을 하고 해석하는 기술 PCR(Polymerase Chain Reaction) : 중합효소 연쇄 반응. 현재 유전물질을 조작해 실험하는 거의 모든 과정에 사용되는 검사법으로, 검출을 원하는 특정 표적 유전물질을 증폭하는 방법이다. 1985년에 캐리 멀리스(Kary B. Mullis)에 의해 개발됐다. Chlamydia Trachomatis : 클라미디아 트라코마티스(chlamydia trachomatis)라는 병원균에 의한 성병으로 성적 접촉으로 점염되어 비뇨생식계에 질병을 일으키는 감염증의 가장 흔한 원인균.

1. 태양활동주기

● 1609년 갈릴레오 갈릴레이가 망원경을 통해 흑점을 관측한 이래로 태양흑점수가 평균 11.2년을 주기로 증감한다는 것이 확인됨.

● 태양활동주기는 S. H. Schwabe가 1843년에 발견하였고 Rudolf Wolf에 의해 흑점수를 태양활동주기의 표준지수로 사용해 오고 있음.  
 
● 1755년-1766년 주기를 1주기로 명명함. 2011년 현재 태양활동 24주기의 상승기에 해당함.

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2. 태양활동 24주기 예보

□ 태양활동 24주기 예보 패널 (NOAA)

● NOAA, NASA, ISES 등의 선택된 멤버들로 구성. NASA의 재정지원을 받아 NOAA에서 조직함. 12명의 투표권 있는 멤버와 8명의 자문단으로 구성.

● 2007년 4월: 극소기는 2008년 3월이며 극대기는 2011년 10월 (최대 흑점수 140개) 또는 2012는 8월 (최대 흑점수 90개)로 예상함. 2008년 말까지 이러한 예측이 지속됨.

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● 2009년 5월: 극소기는 2008년 12월, 극대기는 2013년 5월경으로 일일 최대 흑점수는 약 90개 정도일 것임.
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□ 태양활동 24주기 예보 (NASA)
 
● 극소기는 역시 2008년 12월이며 극대기는 2013년 7월경으로 일일 최대 흑점수는 약 60개 정도일 것으로 24주기는 약 200년만에 가장 활동성이 낮은 주기가 될 것으로 예상

NASA의 태양활동 24주기 예보 결과