무선 전원
자기공명동조화’로 전력 공급
| |
 |
|
| ▲ ⓒEPA |
미국 메사추세츠 소재 전자업체 위트리시티는 2011년까지 집 안에 전선을 없애겠다는 야심만만한 계획을 추진하고 있다. 이 회사는 MIT가 개발한 첨단 기술을 활용한 무선 전원 시스템을 개발하고 있다. 벽에 장치된 전력 송출장치로부터 TV나 세탁기 같은 가전제품에 무선으로 전력을 공급한다. 에릭 질러 위트리시티 사장은 올해 초 미국 라스베이거스에서 열린 세계 최대 가전제품 전시회 CES에서 무선 전원 서비스를 선보였다. 무선 전원 안테나를 내장한 휴대전화에 무선으로 전원을 공급하는 시범을 보인 것이다. 자기공명동조화라고 불리는 이 기술은 인체에 무해하다. 친환경 기술로도 주목된다. 엄청난 양의 구리선을 사용하는 전기선과 수천 t이나 되는 가전용 건전지를 없앨 수 있다. 전세계적으로 위트리시티와 비슷한 기술이 앞다투어 개발되고 있어 무선 전원 시대는 코앞에 다가왔다.
인체 통신
캡슐 내시경이 몸속 구석구석 촬영
| |
 |
|
| ▲ ⓒGiven Imaging 홈페이지 |
인체 통신은 ‘인체 표면 혹은 근접(10cm 정도)한 공간을 전송 매체로 하는 통신’을 뜻한다. 인체 통신은 두 가지 방법으로 나뉜다. 하나는 인간 몸을 도체로 이용하는 것이다. 직접 전극에 닿을 필요는 없고 옷이나 구두 등을 통해서도 정보가 전달된다. 다른 하나는 인체에 미약한 전류를 흘리고 그것을 변조해 정보를 얻는 방법이다. 인체 통신을 이용하면 손에 가진 MP3플레이어와 헤드폰 사이에 지금의 케이블 대신에, 팔을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 캡슐 내시경도 인체 통신을 이용할 수 있다. 내시경이 몸속에서 얻은 데이터는 인체 전해질을 통해 외부로 송출된다. 모니터에 나타나는 화면을 전달하는 메신저는 다름 아닌 우리 몸이다.
최근 일본에서는 인체가 개입하면서 유해성 여부를 검증하는 작업이 진행 중이다. 혹자는 ‘인체 통신을 할 경우, 등에 손만 대더라도 데이터를 도둑맞는 것은 아닌가’라는 의문을 품기도 한다. 국내에서도 인체 통신 연구가 활발히 진행 중이다. 특허청에 따르면, 인체 통신과 관련된 특허 출원은 2004년까지 한 해 1건 정도에 그쳤지만 가파르게 증가해 2007년에는 50여 건에 달했다.
고체 조명
깨지지 않고 소비 전력도 낮은 ‘그린에너지’
| |
 |
|
|
ⓒEPA |
차세대 조명으로 주목되는 것이 ‘고체 조명’이다. 형광등이나 백열등보다 소비 전력이 매우 낮고 수명은 길다. 게다가 고체이기 때문에 디자인에도 장점이 있다. 미국 리서치 회사 넥스트젠(NextGen)은 고체 조명 시장이 올해 2백20억 달러에서 2013년 3백30억 달러로 커질 것이라고 예측하고 있다. 고체 조명은 낮은 전력 소비량으로 ‘그린에너지’로 주목받고 있다. 미국 환경보호청은 미국 에너지부와 공동으로 고체 조명 장치를 위한 ‘에너지스타(Energy Star) 프로그램’을 운영하고 있다. 고체 조명은 우리 주위에서 간간이 사용되고 있다. 휴대전화나 노트북 백라이트가 가장 친숙한 고체 조명이다. 간혹 실내등에도 쓰이고 자동차에도 일부 적용된다. 아직은 휘도가 낮아 헤드라이트로는 사용하지 않지만 시간이 지나면 보급이 늘어날 것으로 전망된다.
자기 복원 물질
긁혀도 부숴져도 원래대로 재생
| |
 |
|
|
ⓒAFP |
스스로 자신을 복원하는 물질이 개발되었다. 지난해 2월 과학 전문지 <네이처>에는 스스로 치유하는 고무 물질이 소개되었다. 물질 중간을 끊은 뒤 접촉 면을 연결하자 원래대로 견고하게 재생되었다. 가장 요긴한 곳은 코팅제와 페인트 분야이다. 긁힌 곳을 나노 소자의 미세한 캡슐들이 자연적으로 깨지면서 복원해 주게 되면 흠집 없는 차량, 깨끗한 집을 유지할 수 있다. 군사용으로도 활용도가 높다. 복원력을 중점적으로 발전시킨다면 무기를 보호하는 데 이만한 것이 없다. 이미 미국 오토노믹머티리얼스(Autonomic Materials) 사는 자기 치료 물질을 상용화한 코팅제를 내놓았다.
투명 망토
‘메타 물질’ 있으면 마법의 세계가 현실로
| |
 |
|
| ▲ ⓒAFP |
2006년 이후 일본과 러시아, 미국을 중심으로 투명 기술에 대한 연구가 활기차게 이루어져 왔다. 가장 최근의 연구 결과는 지난 5월에 발표되었다. 미국 캘리포니아 버클리 대학 연구팀은 가장 효율적인 투명 기술을 개발했다. 시앙 장 교수는 “이번 투명 기술은 이전에 비해 단순하면서도 더 큰 물체를 숨길 수 있다”라고 말한다. 지금까지 투명 망토 연구는 ‘메타 물질’이라는 나노 물질 개발을 중심으로 이루어졌다. 메타 물질은 빛을 반대로 굴절하게 만들어 물체를 투명하게 만든다. 캘리포니아 버클리 대학 연구팀은 메타 물질 대신 실리콘으로 만든 시트와 곡면 렌즈를 사용한다. 여기에 레이저를 쏠 경우 물체와 그 주변이 투명하게 된다. 강이 섬의 주위를 돌아나가듯 빛이 물체의 주위를 흘러 돌아나가면서 생기는 현상이다. 이런 투명 망토를 어디에 쓸까? 의료진이 수술 진행 상황을 더욱 잘 볼 수 있는 데 쓸 수 있고, 자동차 내부 등을 투명 망토로 덮을 수도 있다. 최근에는 투명 망토의 원리로 지진 예방이 가능하다는 주장도 나왔다. 프랑스의 스테판 에녹 박사는 “도시를 실리콘 시트로 둘러 지진파가 흘러나가도록 할 수 있음을 확인했다”라고 말했다.
퍼스널 라이프로그
지난밤에 당신이 한 일을 ‘가젯’은 알고 있다
| |
 |
|
| ▲ ⓒ뉴욕타임스 |
지난밤 과음한 김 아무개씨는 지갑을 잃어버려 당황했다. 그는 컴퓨터를 켜고 가젯을 연결해 어제 동선을 확인했다. 모니터에는 김씨가 다녔던 곳이 시간대별로 나타난다. 누구를 만났는지도 확인할 수 있다. 라이프로그는 이처럼 삶의 흔적을 모으는 작업이다. 흔적을 모으려면 ‘가젯’을 사용해야 한다. 가젯은 정보를 수집해 입력하는 장치이다. 카메라와 위성항법장치(GPS), 헤드셋 등 영상과 소리를 모으기 위한 모든 장비가 해당된다. 원래 라이프로그는 미국 국방성의 한 프로젝트로 시작되었다. 테러리스트를 색출하거나 개인의 정보를 집적해 국가가 컨트롤하며 ‘빅브라더’를 부활시킬지도 모른다는 우려를 낳기도 했다. 지금은 디지털족이 스스로 가젯을 차고 ‘셀프캐스팅(self-casting)’을 하며 자신의 흔적을 수집하고 있다. 행적의 데이터에 가장 관심을 보이는 곳은 기업이다. 백화점에서의 구매 이력, 위치 정보, e메일의 송신 이력 등 라이프로그를 활용하면 소비자의 취미나 기호, 행동 패턴을 해석할 수 있다.
플러린
광합성하는 식물 같은 유기물 태양전지 재료
| |
 |
|
|
ⓒAFP |
C60이라는 기호를 가진 플러린은 축구공 모양의 탄소 결합체이다. 1985년 플러린을 발견한 스멜리는 1996년 노벨 화학상을 수상했다. 플러린은 나노기술 시대를 열었다. 플러린은 대단히 높은 온도와 압력을 견뎌낼 수 있을 정도로 안정된 구조를 가지고 있다. 윤활제, 공업용 촉매제, 초전도체, 축전지, 약품 전달 매체 등으로 이용될 가능성이 크다. 등장한 지 꽤 되었지만 여전히 화제가 되는 것은 화수분처럼 쏟아지는 쓰임새 때문이다. 플러린을 이용해 만든 플라스틱 태양전지는 유기물 태양전지로 마치 식물의 광합성처럼 빛을 받아 전기를 만든다. 가장 각광받는 분야는 화장품이다. 피부 속에 직접 침투해 성분을 전달할 수 있다는 이유로 고가의 화장품에 첨가되고 있다. 피부를 통하지 않고 수분을 전달하고 싶다면 플러린이 함유된 수분크림을 바르면 된다.
셀룰로오스 분해 효소
바이오 에너지, 곡물 아닌 낙엽에서 나오게 해준다
| |
 |
|
|
ⓒEPA |
과자 가격이 오르고 라면 가격도 올랐다. 곡물 값 상승이 가장 큰 원인이다. 바이오에탄올 시장이 뜨거워지면서 원료가 되는 곡물 농작물의 가격 변동도 컸고, 농작물을 심기 위해 삼림이 벌채되는 등 부작용도 속출했다. 대안으로 제기된 것이 셀룰로오스 에탄올이다. 셀룰로오스는 낙엽이나 볏짚 등 부산물에서 얻을 수 있는데 이를 이용해 바이오 연료를 만드는 작업이 현재 선진국들의 관심을 받고 있다. 셀룰로오스에서 나오는 포도당과 목당을 에탄올로 만드는데, 셀룰로오스 분해 효소는 셀롤로오스를 당화시키는 데 가장 효율적인 물질이다. 셀룰로오스가 널리 이용되면 이용될수록 먹을거리 가격이 떨어질 수 있다.
다이아몬드 가속기
초강력 엑스레이 만드는 시설
| |
 |
|
| ▲ ⓒwww.diamond.ac.uk |
‘다이아몬드 가속기(Diamond synchrotron)’는 영국의 최대 과학 시설이다. 축구 경기장 다섯 개에 해당하는 광대한 면적을 차지하고 있는 이 시설은 태양광보다 100억배나 강한 X선을 만들어낸다. 이 빛은 분자나 원자 단위의 입자를 조사하는 데 쓰인다. 한마디로 초강력 엑스레이의 탄생이다. 분자를 고속으로 회전시켜 그때 발생하는 빛을 물체의 한 초점에 모으면 마이크로현미경처럼 관찰할 수 있다. 팀 웨스 교수는 “오래된 고문서는 두루마리를 펼칠 경우 손상하거나 파괴될 수 있지만 이 장비를 통해 문서의 비밀을 해독하는 것이 가능하게 되었다”라고 말했다. 2억6천만 파운드(약 5천3백억원)라는 천문학적 설치 비용이 들었다. 영국에게 다이아몬드 가속기는 활용도가 높다. 영국에는 세계 최대 박물관인 대영박물관이 있기 때문이다.
인지로봇
‘트랜스포머’ 곧 만나겠네
| |
 |
|
| ▲ ⓒAP |
영화 <트랜스포머>에 나오는 오토봇과 디셉티콘은 인간 못지않은 사고 능력과 기쁨, 슬픔, 분노, 애정 같은 감정을 지니고 있다. 수호로봇 범블비는 주인공 샘 윗윅키(샤이아 라보프 분)와 헤어지는 장면에서 눈물을 흘리는가 하면 오토봇 대장 옵티머스프라임은 탁월한 리더십을 발휘한다. 언젠가 범블비 같은 로봇을 개발하고자 연구하는 학문이 인지로봇학(Cognitive Robotics)이다. 인지로봇은 인간이나 생물체의 인지 능력을 로봇에게 부여해 인간과 비슷하게 사고하고 판단할 수 있는 로봇이다. 미국 메사추세츠 공과대학(MIT) 소속 신시아 브리질 박사팀이 개발한 인지로봇 레오나르도는 4~5세 어린아이 지능을 갖고 있다. 앞으로 5년 안에 인지로봇은 기초 사고 능력을 지닐 수 있게 되어, 판단이 요구되는 서비스 영역에 투입될 것으로 예상된다. 로봇 영화나 소설에서 확인할 수 있듯이 인지로봇학은 늘 인간 삶의 조건과 양식을 혁신할 영역으로 주목되고 있다.
트랜스퍼제트
케이블 없이도 디카 사진 띄운다
| |
 |
|
|
ⓒAFP |
디지털 기술에 애를 먹었던 노인들에게 좋은 소식이다. 디지털 카메라에서 컴퓨터로 사진을 옮기려면 USB로 연결하고 프로그램도 설치해야 한다. 하지만 새로운 근거리 무선 전송 기술인 ‘트랜스퍼제트’(Transferjet)는 그런 고민을 말끔히 해소한다. 원리는 버스 카드를 대는 것과 비슷하다. 캠코더나 카메라를 컴퓨터 위에 올려놓기만 해도 데이터가 전송된다. 휴대전화에 저장된 음악 파일을 오디오에 가져다만 놓아도 스피커로 음악을 들을 수 있다. 3cm 이내 단거리 전송이라 데이터가 새어나갈 위험도 적고 전송 속도도 5백60Mbps나 된다. 바야흐로 케이블이 필요 없는 세상이 온다. 트랜스퍼제트는 일본 전자업체 소니의 기술이다. 소니를 비롯해 파나소닉, 캐논, 카시오 등 19개 일본 전자회사는 ‘트랜스퍼제트 컨소시엄’을 구성했다. 지금 트랜스퍼제트 기술을 탑재한 제품의 표준 규격을 설정하는 작업이 진행되고 있다.
시스템온칩
모든 것을 칩 하나에…전자 기기는 더욱 얇아진다
| |
 |
|
|
ⓒwww.cypress.com |
시스템온칩(SoC)은 컴퓨터나 갖가지 전자장치 구성 요소를 칩 하나에 통합하는 기술이다. 디지털, 아날로그, 주파수 신호까지 손톱만한 칩 안에서 한꺼번에 처리한다. 갖가지 전자 장비나 정보처리장치의 성능과 효율을 크게 향상시키고 기기 크기를 비약적으로 줄인다. 지금까지 시스템온칩에 가장 많이 투자하는 분야가 휴대전화 단말기 생산업체이다. 이 분야에서 한발 앞선 곳이 한국이다. 삼성전자, LG전자, SK텔레콤을 비롯해 국내 여덟 개 업체는 정부가 주도하는 시스템온칩 개발 프로젝트에 공동으로 참여하고 있다.
RNA 기반 치료
특정 유전자 증식 막으면 소아마비도, 에이즈도 “꼼짝 마”
생명체 세포에는 유전자 정보가 담긴 DNA가 있다. DNA는 세포 안에서 무수한 생화학적 반응을 일으킨다. DNA 이중 나선은 단일 가닥으로 풀리면서 RNA로 전사(轉寫)된다. 이때 유전자 정보를 단백질로 바꾸어 생명체를 유지한다. 만일 바이러스 유전자를 단백질로 바꾸면 생명체는 곧 바이러스 덩어리가 되어버릴 수 있다. mRNA는 유전자가 단백질로 변하는 것을 조절해서 정상 유전자를 보호하는 RNA 간섭(RNAi) 현상을 일으킨다. 이를 발견한 학자는 2006년 노벨 생리의학상을 받았다. 놀라운 점은 RNAi를 인위적으로 유도하면 질병을 예방하거나 치료할 수 있다는 사실이다. 지금까지 소아마비, C형 간염, AIDS 바이러스의 증식을 막는 데 일부 성공했다. mRNA와 같이 RNAi를 유도하는 siRNA나 shRNA를 체내에 주입해서 유전자를 조절하는 연구도 진행되고 있다.
분자 영상 기술
유전자까지 들여다보며 질병 진단
| |
 |
|
| ▲ ⓒwww.kodak.com |
엑스레이나 MRI와 같은 의료장비는 박물관에서나 볼 수 있을지도 모른다. 분자 영상(molecular imaging) 진단 기술이 등장하면 세포가 아니라 분자 단위까지 신체 조직을 들여다볼 수 있다. 인공위성에서 지상에 있는 개미를 촬영하는 것보다 정교한 진단이 가능해진다. 뿐만 아니라 질병이 생기기 전에 유전자 단위의 움직임까지 파악해서 병을 예방할 수도 있다. 미래 치료법인 유전자 치료에서도 없어서는 안 되는 진단 기술이다. 세포를 탐색하는 추적 물질을 어떤 재료를 사용하느냐가 관건이다. 최근에는 나노 입자를 이용한 추적 물질 개발이 활발하다. 국내 분자 영상 기술은 미국, 일본 등 의료 선진국과 어깨를 나란히 할 정도이다. 2000년 무렵부터 활기를 띤 이 분야에 대한 연구는 현재 동물 실험 단계이다. 사람에게 이 기술을 적용하려면 15~20년 정도 걸릴 전망이다.
라파마이신
‘불로장생’ 실현해 줄 혁명적 물질
라파마이신은 의료계의 성배로 불린다. 사람 수명을 10년가량 연장할 것이라는 기대감 때문이다. 1960년대 이스터섬 흙에 있는 박테리아에서 추출한 화학 성분으로 개발한 이 약은 1970년대 초반 항균제로 시판되었다. 이후 강력한 면역 억제 기능이 밝혀져 현재 장기이식 환자에게 면역 억제제로 사용되고 있다. 또, 암에도 효력이 있는 것으로 밝혀져 현재 시험 연구 중이다. 이 약이 생명 연장에 효과가 있다는 연구 결과도 나왔다. 최근 <네이처>에 실린 연구 논문에 따르면, 생후 20개월 된 생쥐 2천여 마리에게 약을 투여한 결과 수명이 1천94일에서 1천2백54일로 늘었다. 최대 38% 생명 연장 효과를 보인 셈이다. 정확한 기전은 아직 모르지만 종양 성장을 돕는 신경전달물질 mTOR를 억제해서 생명 연장 효과를 내는 것으로 알려져 있다. 이 연구 결과대로라면 이 약은 중국 진시황이 찾던 ‘불로장생의 영약’인 셈이다.
차세대 디스플레이
영화 속 톰 크루즈처럼 공중에 띄워놓고 본다
| |
 |
|
| ▲ ⓒ삼성전자 |
전자업체는 친환경적이고 에너지 효율은 높지만 자연색에 가까운 화질을 연출할 수 있는 차세대 디스플레이 개발에 투자를 아끼지 않는다. 나노기술과 광학전자기술이 발전하면서 차세대 디스플레이 개발이 눈앞에 다가오고 있다. 차세대 디스플레이 기술은 몇 가지 흐름이 있다. 차세대 디스플레이는 휘어지고 투명해진다. 3차원 입체 영상을 공중에 띄울 수 있고, 터치스크린 기능이 있는 양면 디스플레이가 가능하다. 세부 기술은 발광다이오드(LED), 유기발광다이오드(OLED), 전계방출 디스플레이(FED), 전자발광식 표시장치를 비롯해 온갖 전자 기술이 디스플레이에 집적되고 있다. 이제 디스플레이는 정보처리장치와 가전제품 자체를 혁신하고 있다. 차세대 디스플레이 제품 시장은 지난해 60억 달러에 불과했다. 지금 시장 성장 속도는 엄청나다. 2014년까지 전자 제품 화면이 차세대 디스플레이로 대체될 것이다.
하이테크 신체
장애인도 착용하면 로봇이 따로 없다
| |
 |
|
|
ⓒEPA |
오스카 피스토리우스라는 장애인 육상 선수는 지난해 베이징올림픽 출전을 거부당했다. 세계육상연맹은 당시 장애인 피스토리우스가 정상인보다 유리해 출전을 거부했다고 밝혔다. 탄소섬유제로 만들어진 그의 의족이 강력한 신체 기능을 발휘하기 때문이다. 의수와 의족은 이미 이 단계까지 왔다. 지난 2004년 피츠버그 대학에서는 원숭이 뇌에 센서를 심어 생각에 따라 로봇 팔을 움직이는 실험에 성공했다. 신체 장애인에게 마찬가지의 기술을 적용할 정도로 진보할 경우에 장애인이 ‘하이테크’로 무장한 의수나 의족을 끼고 일반인보다 강해질 수도 있게 된다. 의수나 의족처럼 대체재는 아니지만 인간의 신체 능력을 보조해 주는 장치는 이미 나왔다. ‘파워드 슈트(powered suit)’는 착용자의 피부 표면에 붙인 센서로 생체 신호를 읽으며 기계적인 힘을 보탠다. 장애인들이 혼자서 움직이는 데 도움이 된다.
사이보그 곤충
인조 파리 덕분에 삶이 풍요로워진다
| |
 |
|
|
ⓒDARPA 홈페이지 |
마이클 마하비츠 미국 캘리포니아 버클리 대학 교수는 기계와 생물체 사이 인터페이스를 획기적으로 개선해 사이보그 기기의 새 지평을 열었다. 마하비츠 교수는 풍뎅이 몸에 수신 장치, 소형 통제장치, 소형 건전지, 여섯 개 전극을 삽입해 풍뎅이의 움직임을 임의대로 무선 조정했다. 풍뎅이의 두뇌와 날개에 전기 자극을 임의대로 보내 풍뎅이를 날게 하거나 방향을 바꾸고 멈추게 했다. 영국 런던 소재 임페리얼칼리지 단백질결정학과 폴 프레몽 교수는 “인류의 미래는 화학제품과 약품을 생산하고 공기 중에서 탄소를 잡아내는 고효율 생물 기계에 달려 있다”라고 말했다. 곤충의 움직임과 생체 기제를 통제할 수 있는 장치를 곤충 두뇌에 삽입해 인간 의도대로 곤충 움직임과 생체 기제를 통제할 수 있다면, 환경·제약·식량을 비롯해 인간이 해결하지 못한 많은 난제에 대한 해답을 찾을 수 있을 것으로 전망된다.
3차원 분자 프린터
똑같은 크기와 모양으로 입체물을 ‘복사’한다
| |
 |
|
|
ⓒZ코퍼레이션 홈페이지 |
과학 소설(SF)이나 만화에서 보던 기술이 현실화되었다. 3차원 디지털데이터만 있으면 컬러 입체물이 툭 튀어나온다. 3차원 분자프린터는 입체물의 단면을 계산해 석고(혹은 셀룰로오스 재질) 분말을 얇게 깐 평면에서 접착제로 굳힌다. 테이블이 미묘하게 내려가고 그 위에 석고를 다시 얇게 쌓은 뒤 접착제를 이용해 단면 데이터대로 프린트한다. 이 작업을 반복하면서 입체물을 만들게 된다. 자동차나 건축물 같은 갖가지 미니어처를 만드는 데 이용될 수 있다. 의학 분야에서는 더 요긴하다. 뼈 모양이나 장기, 단백질 분자의 모델을 만드는 것도 가능하기 때문이다. 예를 들어 오른손의 엄지손가락이 잘렸을 경우 왼손 엄지손가락의 뼈를 복사해 치료할 수 있게 된다.
스마트 영상 감시 솔루션
CCTV는 구닥다리, 따라다니며 찍는다
미국 정보기술(IT) 솔루션업체 IBM은 영상 감시 체계를 혁신할 스마트 영상 감시 솔루션(Smart Surveillance Solution)을 개발하고 있다. 이 감시 체계는 갖가지 영상 감시 장치가 담긴 영상을 한데 통합해 관리하고 갖가지 검색 지표에 따라 영상 정보를 분류할 수 있다. 침입자 신원 파악, 도난 방지, 피해 파악 업무까지 일체화해 통합적으로 관리한다. 스마트영상감시솔루션이 상용화하면 감시 장치에 담긴 영상을 촬영·관리하는 비용은 크게 줄어들고 영상 정보 검색의 편의성이 크게 높아진다. 이에 따라 치안과 보안 업무에 있어서 효율성이 크게 높아질 것으로 기대된다.
