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식충식물이 R&D 수상을 이끌다
: 생체모방공학의 새로운 기술들
(Pitcher Plant Inspires R&D Award)
CEH

   이전에 팩스나 현금자동인출기와 같은 발명품에 주어진 ‘R&D 100 어워드’ 수상이 올해에는 다방면에 걸쳐 사회혁신을 가져올 수 있는 생물에 영감된 디자인 부분에 주어졌다.

식충식물(Pitcher plant, 낭상엽 식물, 벌레잡이 식물) : 눌어붙지 않는 프라이팬이 있다면 얼마나 좋겠는가? 저절로 청소가 되는 창문은? 얼룩지지 않는 의복은? 이러한 것들이 SLIPS 덕분에 실현되고 있다. 그것은 들러붙지 않는 표면체(non-stick surface)로써, 조안나 아이젠버그(Joanna Aizenberg)가 이끄는 하버드대 공대 연구팀에 의해서 개발되었다. 그는 하버드대학 위스 연구소(Harvard’s Wyss Institute)의 생물학적 영감공학(Biologically Inspired Engineering, 참조 10/10/2011) 분야의 핵심 교수이다. 하버드 대학 언론 보도는 ”SLIPS 기술은...... 일상생활을 변화시키는 잠재성을 가지고 있다”고 그 성취를 보도하고 있었다. 외과의사와 병원은 박테리아에 저항하는 표면을 가진 도구의 혜택을 볼 것이다. 언젠가는 들러붙지 않는 파이프를 통해 기름이 흐르게 될 것이다. 냉장고의 코일은 더 이상 얼음이 쌓이지 않게 될 것이다. 그 가능성은 끝이 없다. 50주년 째의 그 권위 있는 상은 식충식물에 영감을 받은 이 기술에게 돌아갔다. PhysOrg 기사의 비디오에서, 아이젠버그는 SLIPS를 설명하고, 그것의 효능성을 제시하고 있었다. 생체모방공학(Biomimetics)은 수많은 방법들로 세계의 문제들을 해결하고 있다.

항 박테리아 코팅 기술 : PhysOrg 지는 벨기에의 BIOCOAT 프로젝트를 보도했는데, 그들은 ”생물학적으로 영감된 과정을 통해 환경을 고려하고, 비용 저렴한, 녹슬지 않는 강철 표면의 새로운 코팅 기술을 개발하고 있다”고 발표했다. 연구자들은 '생물-영감된 다기능 폴리머(bio-inspired multi-functional polymer)”를 개발했는데, 그것은 담그거나 분사를 통해 녹이 슬지 않는 강철을 만드는데 응용할 수 있다는 것이다. 그것은 박테리아에 저항할 것이고, 따라서 병원균이 묻을 수 있는, 우리가 매일 만지는 수많은 물건들의 안전성을 향상시킬 수 있다는 것이다. 누군가는 호텔에서 사용되는, 세균이 많이 묻어있을 수 있는 물건중 하나인 TV 리모컨에 이 기술을 적용하는 방법을 발견할 것이다.

미세 접착(Micro-adhesion) : 세포들은 어떻게 함께 붙어있을 수 있을까? PNAS 지에 연구결과를 발표한 과학자들은 그것을 알기 원했다. 포타니(Pontani) 등의 논문 제목은 ”생물 모방 유제(emulsions)는 세포-세포간 접착의 기계적 힘의 효과를 나타냈다”이었다(PNAS, June 1, 2012, doi: 10.1073/pnas.1201499109). 그들은 ”활성적 세포 과정이 없는 상태에서도 외부의 압력을 증가시켜 접착력의 강화를 보이는” 측정치를 제시했다.

심해 호라이즌스(Deepwater horizons) : Science Daily 지에 따르면, 2년 전 걸프 만의 기름유출에 대한 해양 미생물들의 반응에 대한 연구결과를 통해, 어떻게 미생물들이 어떤 깊이에서 빠르고 효과적으로 유출된 기름을 분해하는 지에 대한 통찰력을 주고 있다는 것이다. 이러한 지식은 미래에 치명적인 해양 기름 유출 사고에 대한 자연적 피해를 막기 위해, ‘정화 미생물(cleanup microbes)’을 살포하는 방법에 대한 답을 줄 수 있을 것이라는 것이다. 아마도 Live Science 지에 보고된 로봇 물고기의 투입은 오염물질을 발견하기 위한 초동 조치가 될 수 있을 것이다.

나방의 눈 : TV 화면이 덜 반사된다면 좋지 않겠는가? PhysOrg 지의 보고는 ‘자연’(이 경우에는 나방의 눈)에서 영감을 받아 ”연구자들은 비반사 플라스틱(anti-reflective plastic)의 새로운 브랜드를 개발하고 있다”고 보도했다. 그 기사는 (진화에 대한 어떤 언급도 없이) 생체모방공학(biomimetics)에 대한 짧은 연설로 시작하고 있었다.

오랫동안 자연은 과학자와 예술가의 영감의 원천이 되어왔다. 전 세계적으로 수천만의 사람들에게 친숙한 가장 정교하게 설계된 물건과 기구의 일부는, 그 기원이 식물과 야생생물에서 발견되는, 겉으로 보기에는 매우 단순한 형태와 패턴에서 온 것이다. 보다 더 혁신적인 물건과 공정을 개발하기 위하여 이러한 자연형태를 취하는 능력, 즉 생물모방공학(문자 그대로의 의미로는 '생물체의 모방”)은 각광을 받아오고 있었다.

자연스러운 로봇 : PhysOrg 지는 하버드 위스 연구소(Harvard’s Wyss Institute)의 생물학적 영감공학(Biologically Inspired Engineering)의 최근 심포지엄을 보도하면서, 어떻게 생체모방공학(biomimetics)이 새로운 세대의 로봇 개발에 영감을 주고 있는지를 설명하였다. 참가자들은 ”그 분야의 발전이 인공팔다리의 개량에 어떤 발전을 일으키고 있는지, 부상자들의 보행을 교육하는 다른 발명품들, 소형 비행로봇의 제조와 조절, 그리고 기계류 뭉치를 조절하는 ‘집단지성’(swarm intelligence)에 어떤 발전이 있었는지에 대하여 들었다”.

서투름의 모방 : 왜 곤충들이 벽이나 창문에 부딪치는지 의아하게 생각해본 적이 있는가? 그러한 분명한 서투름은 곤충들이 환경에 관하여 배우는 방법이 되고 있다. Live Science 지에 따르면, 비행로봇을 만들고 있던 연구자의 머리에 번쩍 떠오르는 생각이 있었다. 그것은 공간 구조를 탐사하는 데에 부딪침(bump)을 이용하는 것이었다. 이것은 로봇이 고도의 원격감지 소프트웨어 없이, 비체계적인 어수선한 환경에서도 작동할 수 있도록 해준다. ”낯선 주변 환경을 적극적으로 부딪칠 수 있는 능력은, GPS가 연결되지 않는 실내 또는 지하 환경에서도 비행로봇(AirBurr)이 항해할 수 있도록 해준다”. ”그러한 로봇을 값싸게 대량적으로 생산할 수 있다면, 실제 현장에서 활용할 수 있는 로봇 제조를 앞당길 수 있을 것이다”라고 그 논문은 끝내고 있었다.

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만약 로봇이 자연적으로 우연히 어쩌다 생겨날 수 없는 것이라면, 자연에 들어있는 경이로운 기능들도 자연적으로 우연히 어쩌다 생겨날 수 없는 것이 아니겠는가? 식물이나 동물은 초월적 지성의 지적설계자에 의해 생체공학적으로 제조된 일종의 로봇 기술을 사용하고 있었던 것이다. 우리가 동식물로부터 놀라운 기술들을 배울 수 있다는 것은 전혀 놀라운 일이 아니다.

 

출처 : CEH, 2012. 6. 21.
URL : http://crev.info/2012/06/pitcher-plant-inspires-rd-award/
번역자 : 문흥규

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46. 개, 올빼미, 딱정벌레를 모방하라 : 생체모방공학은 우리의 삶을 증진시킬 것이다. (Make Like a Dog, Owl, or Beetle : How Biomimetics Will Improve Our Lives)
47. 자연이 38억 년 동안 연구개발을 했는가? : 생체모방공학의 계속되는 성공 - 해바라기, 규조류, 식물 의약품... (Nature : 3.8 Billion Years of R&D)
 
 
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