포스테키안

2018 봄호 / 최신 기술 소개

2018-04-19 150

최신 기술 소개

전기를 만드는 실

트위스트론

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최근 엄청난 찬사를 받은 인공 근육 로봇에는 치명적인 문제점이 있었는데요, 바로 외부에너지를 공급해야만 움직일 수 있다는 것이었습니다. 이 한계점을 알게 된 김선정 교수 연구팀은 이 문제를 해결할 수 있는 전기를 생산하는 실, 트위스트론을 개발하였습니다. 트위스트론 실은 머리카락보다 직경이 약 10,000 배나 작은 탄소나노튜브로 만들어졌으며, 총 길이는 60~70 마이크로미터입니다. 이 실을 전해질 속에서 잡아당기면 꼬임이 증가하면서 부피가 감소합니다. 이에 따라 밀도는 증가하고 내부 표면적은 감소하게 되어 전하를 저장할 수 있는 전기용량이 감소하게 되고, 그 변화량만큼 전기 에너지가 생산됩니다. 실험에 의하면, 58cm 트위스트론 실 19.2 mg로 2.3 V짜리 초록색 LED을 켤 수 있었습니다. 실을 초당 30회 정도 수축, 이완만 해도 1kg당 약 250W의 전력을 생산할 수 있다는 것입니다. 트위스트론 실이 주목받는 이유는 이러한 반영구적인 전기 생산 방식 외에도 무궁무진한 활용도에 있습니다. 연구진들은 실을 바닷가에서 풍선을 매달아 띄워 실험을 진행했고, 파도가 칠 때마다 전기에너지가 생산된다는 사실을 확인하였습니다. 즉, 주변에 버려지는 에너지들을 전기에너지로 변환하는 에너지 하베스터 역할은 물론, 풍력, 조력 등의 대체 에너지에도 매우 효과적으로 쓰일 수 있다는 것입니다. 현재 막 개발된 시점에 놓여있어 상용화가 되기에는 경제적인 측면에서 약점이 있지만, 가격 경쟁력이 확보된다면 차세대 에너지 공급원으로 쓰일 것으로도 보입니다. 뿐만 아니라, 트위스트론 실을 응용하면 배터리가 없는 휴대폰과 장기간 비행 가능한 드론 또한 머지않아 개발될 것입니다.

­출처_http://www.sciencetimes.co.kr/?news=%EB%8A%98%EC%97%88%EB%8B%A4-%EC%A4%84%EC

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AI를 무력화 시키는 스티커

애드버세리얼 패치

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스티커 하나로 AI를 무력화시킬 수 있다면 믿으시겠어요? 최근에 구글 리서치 그룹은 사물 옆에 붙여 두면 이미지 인식 알고리즘이 오작동하게 만드는 원형 스티커인 ‘에드버세리얼 패치(Adversarial Patch)‘를 발표했습니다. 실험에 의하면, 바나나 이미지를 마주했을 때, 바나나와 97% 일치한다고 인식했던 이미지 인식 AI가 토스트 기기가 인쇄된 에드버세리얼 패치를 붙인 후에는 99%의 일치율로 토스터로 인식함을 확인할 수 있었습니다. 이 기술이 주목 받는 이유는 급속도로 발전하고 있는 AI와 자동화 시스템에 막대한 영향을 끼칠 수 있기 때문입니다. 먼저 에드버세리얼 패치는 추상화처럼 생겨 사람의 눈으로 봤을 때는 어떤 물체인지 분간할 수 없으며, 이미지 파일이기 때문에 인터넷에 공유된다면 누구나 인쇄하여 사용할 수 있습니다.

즉, 악용될 확률이 굉장히 높으며 악용되더라도 아무도 알 수 없다는 것입니다. 이는 최근 대중화 과정에 놓여있는 자율 주행 차에도 막대한 영향을 줄 수 있습니다. 자율 주행 차에도 교통 표지판을 읽기 위한 이미지 인식 AI 알고리즘이 포함되는데, 에드버세리얼 패치 하나만으로 정지 신호 표지판을 가속 신호 표지판으로 인식하게 하여 끔찍한 사고를 야기할 수 있습니다. 구글이 논문을 공개한 이유는 에드버세리얼 패치의 위험성과 이를 막을 수 있는 새로운 이미지 인식 알고리즘의 필요성에 대해서 알리기 위함입니다. 에드버세리얼 패치에 대한 대응, 그리고 AI 알고리즘의 발전을 주도할 여러분의 노력이 필요합니다!!

­출처_http://www.nvp.co.kr/news/articleView.html?idxno=123421

콘크리트 균열, 곰팡이로 해결!

트리코더마 리세이

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콘크리트는 값싸고 튼튼하며 내구성이 좋아 현대 건축물을 이루는 가장 중요한 소재 중 하나입니다. 하지만 잡아당기는 힘에는 매우 취약하여 균열이 잘 생긴다는 단점이 있습니다. 최근에는 지진으로 인해 콘크리트 건물 곳곳에 균열이 난 것이 뉴스에 자주 보도되곤 하는데, 이에 효과적인 해결방안이 될 수 있는 기술이 개발되었습니다. 바로 콘크리트 내 균열을 스스로 치유하는 ‘자가 치유 콘크리트(self-healing concrete)’입니다. 이는 시멘트 같은 무기물에 유기물인 곰팡이를 합친 하이브리드 형태의 콘크리트입니다. 불완전 균류로 알려진 ‘트리코더마 리세이(Trichoderma reesei)’는 콘크리트에서 침전한 수산화칼슘(Ca(OH)2)의 용해로 생성된 높은 염기성 환경에서 매우 잘 자랍니다. 이 곰팡이는 오랜 시간을 포자 형태로 콘크리트 내부에 생존하다가 균열이 생겨 산소와 물을 접촉하게 될 때 발아하기 시작합니다. 그 후 바로 증식하면서 주변 물질을 흡수해 탄산칼슘과 유사한 물질의 구조물을 만드는데, 이로 인해 콘크리트의 균열을 채울 수 있게 되는 것입니다. 이렇게 균열 부위를 막아 산소와 물이 공급되지 않으면 곰팡이는 다시 포자 상태로 돌아가 콘크리트 속에서 머무르게 됩니다. 하지만 이 기술은 아직 곰팡이의 생존에 대해 명확히 규명하지 못하여 상용화가 이루어지지는 못했습니다. 문제점을 보완하여 상품화에 성공하면 건축 업계에 큰 파장을 불러일으킬 것이며 자가 치유 건물들 또한 개발될 것입니다.

­출처_http://www.sciencetimes.co.kr/?p=173737&cat=36&post_type=news&paged=2

동물 실험 논란을 잠재운다!

장기 모델링 칩

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시간이 지날수록 동물 실험에 대한 논란과 비관적인 시선이 증가하고 있는 가운데, 동물 임상실험을 대체할 수 있는 장기 모델링 칩이 개발되었습니다. 장기 모델링 칩(organ-on-a-chip)은 회로 위에 특정 장기를 구성하는 세포를 배양하여 해당 장기를 모방하는 기술입니다. 이때 회로는 세포가 배양할 수 있는 장기 내부의 환경을 조절하고, 외부 환경 변화를 인지하여 반응합니다.

예를 들어, 눈을 모델링한 칩에는 눈물을 정기적으로 공급합니다. 가장 먼저 개발된 장기 모델링 칩은 폐 칩입니다. 연구진은 폐포의 기능을 구현하기 위해 투명 플라스틱 칩 내부에 두 개의 미세 세포 배양 공간을 만들어 윗부분에는 폐포 세포를, 아랫부분에는 모세혈관 세포를 배양하고 두 세포 사이에 물질 교환이 가능한 막을 만들었습니다. 또한, 막 양쪽은 주기적으로 진공 상태로 만들어 칩 전체가 실제 폐포와 같이 수축 운동을 합니다. 현재 폐 칩 외에도 심장, 눈, 동맥, 신장 등의 여러 모델이 개발되어 있고 다른 장기에 대해도 활발한 연구가 진행되고 있습니다. 지금 당장 동물 실험을 모두 중단할 수는 없겠지만, 장기 모델링 칩이 개발되고 상용화 된다면 많은 부분이 대체가능 할 것으로 기대됩니다.

­출처_https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9E%A5%EA%B8%B0_%EC%B9%A9#Lung_on_a_chip

이미지출처_Human Organs-on-Chips ⓒ Donald Ingber and Dongeun Huh

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알리미 23기 유태형 | 컴퓨터공학과 17학번