포스테키안

2017 겨울호 / 최신기술소개 / 새로운 패러다임의 최신기술

2018-01-175

최신기술소개 / 새로운 패러다임의 최신기술

1.신개념 과속 방지턱, 바덴노바
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길을 걷다 보면 차도에 원기둥을 일부분 잘라놓은 것 같이 툭 튀어 나와 있는 것들을 볼 수 있습니다. 바로 과속 방지턱인데, 이들은 고속으로 지나가는 차량에 수직으로 큰 물리적 충격을 주어 과속을 방지합니다. 그렇기에 이동성이 중시되는 도로에는 설치되지 않는데, 과속을 방지하면서 이동성을 중시하는 도로에서는 어떻게 해야 할지 잘 모르는 경우가 많았습니다. 이때 바덴노바라는 새로운 기술이 등장하게 되었습니다. 바덴노바는 정해진 속도 이하로 과속 방지턱을 지날 경우에 턱이 액체처럼 변해 충격을 흡수하고, 반대로 정해진 속도 이상을 넘을 경우에는 딱딱하게 굳어 차량에 충격을 가게 하는 신개념 과속 방지턱입니다. 이런 과속 방지턱이 가능한 이유는 방지턱을 아스팔트 콘크리트가 아닌 ‘비뉴턴 유체’로 만들었기 때문인데요, 비뉴턴 유체란, 재료에 작용하는 크기가 같고 방향이 반대인 전단응력과 변형 속도 사이가 비례 관계에 있지 않은 유체를 말합니다. 차량이 적정 속도로 달리면 범프 속의 유체가 그대로 타이어의 좌우로 흘러버리기 때문에 마치 물풍선 위를 넘는 것과 같이 충격을 받지 않게 됩니다. 비뉴턴 유체에 관한 동영상을 찾아보면, 비뉴턴 유체에 천천히 손가락을 넣으면 손가락이 유체에 잠기지만, 주먹으로 빠르게 내려치면 주먹이 유체 속으로 들어가지 못하고 튕겨 나가는 것을 볼 수 있습니다. 이는 바람이 가득 찬 풍선을 손바닥으로 때리면 통통 튀지만 손가락을 살며시 누르면 눌러지는 원리와 같지요.

2.캡챠 뚫는 인공지능
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캡챠(CAPCHA)를 들어 보신 적이 있으신가요? 컴퓨터 프로그램을 사용한 어뷰징을 방지하기 위해 많은 웹사이트에서는 ‘캡챠’, 즉 문자인증 보안기술을 도입했습니다. 캡챠의 아주 간단한 예시로는 보안문자를 입력하라는 메시지가 있고, 거기서 더 발달하면 ‘로봇이 아닙니까?’ 라는 질문과 함께 이미지 중에서 번호판이 속한 이미지를 고르라는 경우 등이 있습니다. 그동안 대부분의 컴퓨터 프로그램은 문자의 크기를 다르게 하거나 왜곡하면 이 보안 기술을 뚫지 못했습니다. 대부분의 어뷰져들을 사전에 방지할 수 있었던 것이죠. 하지만 신생 벤처기업 비커리어스가 이 기술을 뚫는 것에 성공했습니다. 이들은 인간의 뇌에서 시각 정보를 처리하는 “시각야”의 구조를 컴퓨터로 재현했습니다. 화상의 “윤곽선”을 찾아냄으로써 시야에 들어온 그림 속에 무엇이 있는지 파악할 수 있는 인공지능을 개발했다고 27일자 미국 과학지 사이언스에 발표했습니다. 1%만 성공해도 뚫렸다고 흔히들 말하는 보안체계에서 무려 66%의 성공률을 보여주었으니 대단하다고 할 수 있겠죠?

3.셀룰로오스 나노 섬유 프러시안 블루 화합물
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일본 연구진이 프러시안 블루 안료와 종이의 원료인 셀룰로오스 나노 섬유를 결합시켜 방사성 동위원소인 방사성 세슘을 흡착 및 수집할 수 있는 나노화합물을 만드는 데 성공했습니다. 또한 이 입자를 활용해 후쿠시마 원전 폭발 사고가 발생한 지역에서 물과 토양의 방사성물질 오염을 효과적으로 제거할 수 있다는 것도 입증해 냈다고 합니다. 프러시안 블루는 정글짐 같은 콜로이드 구조를 갖고 있고 단일 입방 오르피스의 크기가 세슘 이온의 크기와 비슷합니다. 따라서 선택적으로 방사성 세슘을 흡착하기 위해 방사선에 노출된 환자에게 약물로 처방되기도 하지만 물에 매우 잘 녹아 토양 등에 용해되면 복구가 어렵습니다. 이러한 이유로 프러시안 블루는 토양이나 강, 바다에서의 오염 제거에는 사용이 제한되어 왔습니다. 연구진은 목판화가 비에 젖어도 색감을 잃지 않다는 점에 착안하여 TEMPO 산화라고 불리는 과정을 이용해 셀룰로오스 나노 섬유를 제조하고 철 이온을 고정시킨 다음 일정량의 헥사시아노철산염을 도입해 ‘셀룰로오스-프러시안 블루 결합 나노입자’를 제조했습니다. 이 입자는 직경 5~10nm이고 물에 대한 내성이 강했으며 g당 139mg의 방사성 세슘 이온을 흡착하는 특성도 있습니다. 연구팀에 따르면 방사성물질에 오염된 토양에서 오염 제거에 가장 효과적인 방법은 나노 입자로 만든 스펀지 내부에서 식물 씨앗을 발아시킨 다음 식물의 뿌리가 토양에서 스폰지로 방사성 세슘 이온을 흡수하도록 하는 것이라고 하네요.

4.크리스퍼의 진화
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크리스퍼가 처음 발견된 것은 1987년, 대장균에서 정체불명의 회문구조 염기서열을 발견한 것이었습니다. 이후 90년대에 세균에 대해 활발히 연구될 때에도 여러 세균에서 공통적으로 회문구조의 염기서열을 발견할 수 있었지만, 회문구조와 공통적이라는 점 말고는 더 많은 것을 찾을 수 없었습니다. 크리스퍼의 진짜 역할을 찾은 사람들은 요구르트 회사 직원들이었는데요, 세균이 적응면역을 한다는 사실을 밝혀냈고 회문구조 서열이 적응면역에서 중요한 역할을 담당한다는 것도 알아냈습니다. 2012년 연구팀은 단백질이 아닌 RNA가 정찰병 역할을 하는 크리스퍼 유전자 가위를 만들어내는 것에 성공하였고 모든 생물의 유전체를 수정할 수 있게 되었습니다. 또한 2017년 한국 연구팀은 이를 진화시키는 것에 성공했는데요, ‘절단 유전체 시퀀싱 기법’을 이용하여 기존의 크리스퍼 가위보다 훨씬 높은 정확성을 가지고 유전자를 변형하여 아주 낮은 변이율을 가지게 하는 것에 성공한 것입니다.

참고문헌
1. http://www.seoul.co.kr/news/newsView.php?id=20170924500062
2. http://news.donga.com/3/all/20171027/86977937/1
3. http://www.kosen21.org/info/globalNews/globalNewsDetail.do?articleSeq=3191
4. http://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2017/04/10/0200000000AKR20170410073900063.HTML –

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글_홍기석 산업경영공학과 17학번(알리미 23기)