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여러가지과학/깊이있는과학

이것이 물위를 걷게 하는 스마트 나노구조 입자 흙탕물 속에서도 아름답고 깨끗한 모습을 지키는 연꽃잎, 건조한 사막에서도 물 걱정 안 하는 딱정벌레, 영양분 공급 걱정 안 하는 끈끈이주걱, 물위를 자유자재로 걷는 소금쟁이, 물이 젖지 않는 나비날개... 이들은 모두 나노구조를 지니고 있어서 신기한 생존현상을 만들어 낸다. 육안으로 보면 연꽃잎이 매끈하게만 보이지만 그 표면을 전자현미경으로 보면 마이크로미터 크기의 돌기가 산봉우리처럼 울뚝불뚝 돋아 있고 그 봉우리에는 나노미터 수준의 돌기가 오돌토돌하게 배열되어 있다. 이렇게 크기가 다른 미세 구조들이 촘촘하게 배열되어 있는 구조로 인해 연꽃잎은 물을 극도로 싫어하는 초소수성(superhydrophobicity)을 갖게 된다. 따라서 연꽃잎에 물이 닿으면 물이 퍼지지 않고 방울방울 맺혀 그대로 흘러내려 .. 더보기
뛰는 로봇 휴보의 비밀은 발바닥에 있다? '휴보2'는 국내 최초의 두 다리로 달리는 로봇으로 KAIST에서 2009년 개발을 완료했다. 달리는 인간형 로봇의 개발은 2004년 일본 혼다의 ‘아시모’와 2009년 도요타 ‘파트너’에 이어 세계 세 번째다. 두 발로 달리는 로봇은 2004년 일본의 아시모가 처음 성공해 당시 세계적인 화제가 됐으며, 일본을 제외하면 미국, 유럽 등도 아직 성공하지 못한 고난도 기술이다. KAIST 휴머노이드 로봇연구센터가 2004년 공개한 인간형 로봇 ‘휴보’의 업그레이드 버전인 휴보2는 최대 시속 3.6km로 달릴 수 있으며, 최대 보폭은 30cm으로, 1초에 3보 이상을 뛸 수 있다. 걷는 속도도 과거 휴보가 시속 1.2km였던 것이 지금은 1.8km로 빨라졌다. 휴보2는 한번 뛸 때마다 20∼30ms(밀리세컨드.. 더보기
조직검사 없이도 암세포 판별하는 CARS 현미경 무병장수는 인간의 근원적인 욕구이고 이를 위해 많은 돈과 노력이 투자되고 있다. 질병의 조기진단은 수명연장에 크게 기여하고 있다. 예를 들면 위 내시경이 보편화 되면서 위암을 조기에 발견할 수 있게 되었고 그 덕분에 위암으로 인한 사망자 수가 급격히 줄었다. 위 속을 눈으로 볼 수 있다는 것만으로도 위암의 위험에서 많이 벗어난 것이다. 그렇지만 위 내시경도 암 덩어리가 눈에 보일 만큼 크지 않으면 소용이 없다. 또한 암인지 여부를 판별하기 위해 조직을 떼어내어 검사해야만 한다. 만약 암을 세포수준에서 발견할 수 있고 또 몸속에서 바로 판별할 수 있다면 암은 더 이상 공포의 대상이 되지 않을 것이다. KRISS(한국표준과학연구원)에서는 분자수준, 세포수준에서 암세포를 찾아내는 기술을 개발하고 있다. 비선형.. 더보기
단백질을 이해하면 건강이 보인다, 단백질체 정보학 우리의 건강상태를 파악하기 위해서는 인간의 건강과 직결되어있는 단백질이 체내에 어떻게 분포되고 어떻게 작용하는가를 아는 것이 매우 중요하다. 그러나 현대의 과학기술은 우리 인간의 유전자 전체를 분석하는 기술은 갖고 있지만, 아직 우리 몸의 전체 단백질을 이해할 만큼 발전하지는 못했다. 인간은 약 2만~3만 개 정도의 유전자를 가지고 있는데, 유전자로부터 만들어지는 단백질은 수십 만 종류에 달하기 때문이다. 더욱이 우리 몸 구석구석에서 각각의 단백질은 생성과 변형, 소멸을 반복하고 있으므로, 우리 몸 안의 단백질 상태를 정확히 분석해 낸다는 것은 매우 어려운 일이다. 현재 단백질을 분석하는 방법은 분석목적에 따라 여러 가지가 있다. 분유 멜라민 사건 때의 단백질 함량검사와 같이 시료 안의 단백질 총량을 분.. 더보기
인공위성의 모양까지 확인할 수 있는 광학망원경 우리나라 광산업은 일본에서 기술을 이전 받은 쌍안경 등을 단순 생산하면서 시작하였다. 하지만 불과 30년 만에 디지털카메라, 휴대폰 렌즈 등을 대량 생산할 수 있는 첨단산업으로 비약적인 발전을 하였다. IMF 외환위기를 거치면서 우리나라 광산업은 대기업에서 중소전문기업으로 재편되었다. 이들 전문기업들은 기술력을 바탕으로 경쟁력을 갖추고 있으며, 그 중심에 KRISS(한국표준과학연구원) 우주광학센터가 있다. KRISS는 지난 20년 동안 정부출연연구기관 중 유일하게 초정밀 광학계 제작과 평가연구실을 운영하고 있다. 광학굴절률, 초점거리, 형상 등의 광학시험 서비스와 교정 시스템을 제공하고 새로운 광계측기기들을 개발함으로써 국내 초정밀 광산업의 중심역할을 하고 있는 것이다. 렌즈나 거울 같이 빛을 다루는 광.. 더보기
초전도를 이용한 자기장 정밀측정과 기초과학지원연구원에는 SQUID가 있다?! 그렇다면 기초연이 수조에서 오징어를 사육한다는 것인가? 물론 아니다. SQUID는 오징어라는 뜻도 있으나 다른 의미로서 초고감도로 자성을 측정할 수 있는 초전도 양자간섭계(SQUID, Superconducting QUantum Interference Device)라는 뜻이 있다. 2개의 초전도체 사이에 아주 얇은 절연체를 만들어 접합한 것을 죠셉슨 소자라고 한다. 죠셉슨 소자를 포함한 초전도체로 고리(ring)를 만들어 고리 속으로 자력선을 통과시키면 양자간섭효과에 의해 매우 미약한 자성을 검출할 수 있다. 이 원리로 자기장의 고감도 검출소자로서 초고감도 자속측정기기(SQUID)를 만들어서 실용화 되어 있다. SQUID의 감도는 ~10-18 T(테슬라) 의 미약.. 더보기
미세 영역의 지질연대 측정 신문지상에서 흔히 "최초의 인류 조상 화석 발견", "국내에서 제일 오래된 암석", "중생대 공룡 화석 발견" 등등의 기사를 볼 때가 있다. 이때 빠지지 않고 등장하는 것은 해당 암석의 지질연대이다. 일반인들이 듣기에 생소한 지질 연대 측정은 생각 외로 우리 생활과 밀착되어 있다. 지하자원의 조사나, 고고학 유물의 발굴 및 대형 토목 구조물의 지반 안정성 평가에 있어서 정밀한 지질연대 측정 자료의 역할은 크다. 또한 지구 온난화를 비롯한 기후 변화 연구에 있어서도 과거 기후 변화 경향을 알기 위한 중요한 척도 중의 하나로서 연대 측정 자료는 활용된다. 최근 분석 장비들의 발달로 인해 지질 연대 측정용 분석 기기들의 발달도 괄목할 만하다. 지질연대 측정을 위해서 동위원소비를 측정할 수 있는 질량분석기가 필.. 더보기
세포의 수문장 세포막단백질 발굴 세포는 생명의 기능적 단위이며 생노병사의 비밀을 간직하고 있다. 인간을 구성하는 약 10조개의 세포들은 끊임없이 외부의 신호를 감지하여 세포가 반응하며 세포의 신진대사를 유지하기 위하여 각종 이온물질들을 세포 안팎으로 수송한다. 또한, 영양물질을 흡수하며 노폐물을 포함한 독성물질은 계속해서 세포 밖으로 배출한다. 이러한 세포들의 능동적인 행동은 바로 세포막상에 존재하는 세포막단백질에 의해 이루어지는데, 세포막단백질의 종류는 수용체, 이온채널, 트랜스포터 그리고 효소 등이 있다. 세포막단백질은 인지질막에 박혀있으며 막관통 도메인을 1개에서 최대 33개까지 가지고 있기 때문에 물에 녹지 않는 소수성을 띄고 있어 분석하기가 매우 어렵다. 현재 알려진 막단백질 구조는 약 200개 정도로서 전체 밝혀진 단백질 구.. 더보기