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MIT 테크놀로지리뷰 선정 10대 유망기술 (하) 친환경 콘크리트, 생체칩 이식 등 2010년 06월 29일(화)

사이언스타임즈는 교육과학기술부 과학기술기반과에서 제공하는‘S&T FOCUS’를 게재한다. S&T FOCUS는 국내외 과학기술 관련 정책 및 연구개발 동향 분석결과를 제공하고, 다양한 과학담론을 이끌어 내어 과학문화 확산을 유도하기 위해 매월 발행되고 있다. [편집자 註]

S&T FOCUS 미국 매사추세츠공대(MIT)가 발행하는 과학전문지 ‘테크놀로지리뷰(Technology Review)’ 는 매년 떠오르는 10대 유망 기술을 발표한다. 올해도 테크놀로지리뷰는 최근 발간된 5, 6월 합본호에서 미래를 바꿀 주요 기술들을 선정했다. 지난 (상)편에 이어서 나머지 5가지 주요 기술을 소개한다.

커뮤니티 기능을 갖춘 소셜TV(Social TV)

MIT 전자공학랩(Research Lab for Electronics)은 실시간 방송과 인맥구축 서비스(SNS)를 결합하는 ‘소셜TV’에 관한 연구를 하고 있다. TV를 보면서 다른 지역에 있는 사람들과 의견을 나누거나 토론할 수 있도록 하는 것이다. 지난해에는 동영상 사이트 유튜브의 동영상을 사용자의 TV로 전송해 방송을 하면, 시청자들은 아이폰으로 코멘트를 보내는 실험을 하기도 했다.

만약 친구가 어떤 쇼 프로그램을 추천하고 TV 소유자가 동의할 경우 약속된 시간에 TV가 켜질 수도 있다. 이러한 소셜TV가 발전하게 되면 서로 멀리 떨어져 있는 가족이나 친구들이 TV를 매개로 서로 긴밀하게 연결될 것으로 보인다.

실시간 검색기술(Social Networking)

페이스북(Facebook) 트위터(Twitter) 블로그(Blog) 등 관계를 중시하는 온라인 서비스가 크게 성장하면서 ‘정보’의 개념이 달라지고 있다. 우선 이들 서비스는 무수히 많은 하루살이 정보를 생산하고 있는데, 수 초 만에 정보의 가치가 퇴색되어 버리는 것도 많다.

구글로 대표되는 과거 인터넷 검색엔진은 홈페이지 방문기록과 링크, 다른 페이지로의 연결 등을 추적해서 자료를 쌓아 순위를 매기면 됐다. 하지만 요즘의 실시간 검색은 불과 몇 초 혹은 그보다 짧은 시간에, 넘쳐나는 정보의 의미를 찾고 가치를 부여할 것을 요구한다.

구글 역시 이런 변화에 적응하고 있다. 예를 들어 트위터에서 얼마나 많은 구독자(Follower)가 있고 대화들이 재생산되는지를 체크하거나, 페이스북에서의 친구가 얼마나 많은지를 따지는 것이다. 혹은 특정한 일이 발생했을 때 정보를 보내는 스마트폰이나 무선컴퓨터가 현장에 얼마나 가까이 있는지를 파악하는 것도 하나의 방법이다. 가령 지진이 발생했다면, 진앙지와 가까운 곳에서 발신되는 정보가 더 가치 있다고 판단하는 것이다.

친환경 콘크리트(Green Concrete)

콘크리트 제조에는 보통 포틀랜드(Portland) 시멘트가 사용된다. 이를 위해서는 가루로 만든 석회암과 진흙, 모래를 석탄이나 천연가스 등의 화석연료를 써서 가열해야 한다.

문제는 1톤의 시멘트를 만들 때 650~920kg의 이산화탄소를 발생시킨다는 점이다. 전 세계적으로 연간 28억 톤의 시멘트가 생산되는데, 이 과정에서 지구 전체 이산화탄소 배출량의 5%가 발생한다.

영국 노바셈(Novacem)사는 1톤당 100kg의 이산화탄소를 ‘흡수’하는 시멘트를 개발하고 있다. 탄소 함량이 많은 석회암 대신 물과 마그네슘 가루를 섞어서 제조하는 방식인데, 굳어지는 과정에서 마그네슘이 공기 중의 탄소를 잡아챈 뒤 카보나이트라는 광물을 만드는 원리이다.

줄기세포 조작(Engineered Stem Cell)

모든 종류의 세포로 성장할 수 있는 줄기세포는 여러 가지로 연구 제약이 많다. 연구에 필요한 난자를 구하기가 어렵고, 무엇보다 생명체가 될 난자를 인위적으로 폐기한다는 점 때문에 윤리적인 논쟁에서 자유로울 수 없다.

하지만 미국 위스콘신대 제임스 톰슨 박사는 난자에서 활성화되는 단 4개의 유전자를 성체세포에 추가함으로써 줄기세포를 만들어냈다. 이런 방식으로 만든 줄기세포는 반복적으로 재생산이 가능할 뿐만 아니라, 인간의 어떤 기관으로도 성장할 수 있다. 이는 당뇨 같은 특정 질환을 가진 다양한 종류의 세포로도 발현이 가능하며 윤리적인 논쟁에서도 자유롭다.

이렇게 공학적으로 만든 줄기세포는 인간의 질병 모델 연구나 신약개발에서의 독성실험을 한층 더 쉽게 할 수 있도록 만든다. 가령 심장, 간 등의 세포를 배양하면서 새로 개발한 약이 심장과 간에 어떤 영향을 주는지 실험할 수 있는 것이다. 실제로 톰슨 박사는 공학적으로 만든 줄기세포로 다운증후군 연구를 하고 있다.

생체칩 이식(Implantable Electronics)

인체 내에 전자장치를 심을 수 있다면, 환자의 질병 진행과정을 더 정확하게 관찰할 수 있을 것이다. 하지만 쉬운 일이 아니다. 우선 전자장치에 쓰이는 많은 재료들은 인체의 면역 작용을 유발한다. 또한 이런 장치들은 나중에 수술로 제거해야 하는 번거로움이 따른다.

하지만 재료가 실크(Silk)라면 이야기가 달라진다. 생분해성이면서 부드럽기 때문이다. 또한 이 실크는 광섬유처럼 빛을 전달하는 역할을 할 수 있다.

미국 터프츠대학의 피오렌조 오메네토(Fiorenzo Omenetto) 박사는 체내에 삽입할 수 있는 실크 재질을 이용해 광학적이면서 전기적인 장치를 개발했다. 그는 누에고치의 실을 정제해 실크 단백질을 만든 뒤 10nm(나노미터·10억분의 1m) 크기의 광학 구조물을 만들었다. 이 구조물은 체내에 삽입돼 질병의 흔적을 찾는 역할을 하게 된다. 동물실험 단계는 이미 통과했고, 2~3년 내에는 사람을 대상으로 한 임상실험이 가능할 것으로 보인다.

제공: 교육과학기술부 과학기술기반과 |

글: 유상연 과학칼럼니스트 | 사진 동아일보 DB, iStockphoto

저작권자 2010.06.29 ⓒ ScienceTimes

Posted by 전충헌 전충헌

MIT 테크놀로지리뷰 선정 10대 유망기술 (상) 모바일 입체화면, 태양연료 등 2010년 06월 22일(화)

사이언스타임즈는 교육과학기술부 과학기술기반과에서 제공하는‘S&T FOCUS’를 게재한다. S&T FOCUS는 국내외 과학기술 관련 정책 및 연구개발 동향 분석결과를 제공하고, 다양한 과학담론을 이끌어 내어 과학문화 확산을 유도하기 위해 매월 발행되고 있다. [편집자 註]

S&T FOCUS 미국 매사추세츠공대(MIT)가 발행하는 과학전문지 ‘테크놀로지리뷰(Technology Review)’ 는 매년 떠오르는 10대 유망 기술을 발표한다. 올해도 테크놀로지리뷰는 최근 발간된 5~6월 합본호에서 미래를 바꿀 주요 기술들을 선정했다.

올해는 큰 변화를 가져올 친환경 기술로 효율이 높아진 태양전지, 친환경 콘크리트, 개선된 바이오연료를 소개했다. 우리나라가 강점을 보이는 정보기술(IT) 분야에서는 모바일 입체화면, 커뮤니티 기능을 갖춘 소셜TV, 실시간 검색기술, 클라우드 프로그래밍을 꼽았다. 이밖에도 줄기세포 조작, 다기능 항체, 생체칩 이식 등 건강·의료 관련 분야도 빠지지 않았다.

모바일 입체화면(Mobile 3D)

입체 안경을 쓰지 않고 3차원 이미지를 즐길 수 있을까. 소프트웨어로 2차원 이미지를 3차원으로 바꿔주는 방식인데, 여러 신호를 해석해 사물의 깊이를 추정하는 방식이다. 예를 들어 화면 위쪽의 넓은 하늘은 배경으로 인식하고, 자동으로 해당 배경에 적합한 입체 이미지를 만들어내는 원리다.

이런 자동입체 구현 기술은 TV나 극장 스크린에서도 응용될 수 있지만 휴대폰이야 말로 가장 적합한 장치다. 좁은 시야각에서 더 효과적으로 작동하는 기술이기 때문이다. 3D 모바일의 가장 흥미로운 응용분야는 아무래도 게임이 될 것이다. 미국 DDD(Dynamic Digital Debth)사는 이미 PC용 게임을 할 때 3D로 볼 수 있도록 변환해주는 소프트웨어를 배포하기도 했다. 향후 1~2년 안에는 이동통신 단말기 안에서 2D 콘텐츠를 3D로 변환하는 소프트웨어 배포가 크게 늘어날 것으로 보인다.

태양연료(Solar Fuel)

태양광을 이용해 에너지를 얻는다고 하면 흔히들 태양광발전을 떠올린다. 만약 미생물의 광합성 작용을 이용해 에탄올 같은 에너지를 얻을 수 있다면 이 역시 태양광을 연료로 에너지를 만드는 셈이다.

국제에너지기구(IEA)는 2050년이 되면 전 세계 수송수단의 26%가 바이오디젤이나 에탄올 같은 바이오연료를 사용할 것으로 내다보고 있다. 그동안 바이오연료는 주로 옥수수나 유채꽃, 녹조류를 발효시켜서 만들었는데, 이러한 원료들을 얻으려면 넓은 경작지와 많은 양의 물이 필요하다.

그런데 한 벤처기업이 ‘식물경작’이라는 중간단계를 생략한 방법을 개발했다. 미국의 줄(Joule) 바이오테크놀로지사는 바이오 연료가 결국 물과 이산화탄소에서 나온다는 사실에 주목했다. 이 회사는 유전자 조작으로 얻은 미생물을 배양해 물과 태양을 이용한 광합성 작용을 유도한다. 그리고 이 과정에서 이산화탄소를 에탄올로 만들어낸다. 아직은 실험실 수준의 성공이지만 이 미생물은 옥수수를 재배하는 경작지의 100만분의 1을 사용하면서 동일한 양의 에탄올을 만들어낼 수 있다. 더구나 옥수수를 재배할 때처럼 기름진 땅이나 깨끗한 물을 필요로 하지 않는 장점이 있다.

다기능 항체(Dual-Action Antibodies)

화합물로 된 약품은 종종 약물 내성을 일으킨다. 예를 들어 암세포를 공격하는 약물은 암세포가 변형을 일으킬 경우 약물의 효과가 떨어진다. 때문에 의사들은 암세포가 변형을 일으키기 전에 효과적으로 공격할 수 있도록 몇 종류의 약을 섞어서 처방하기도 한다. 만약 하나의 약으로 이런 복합 효과를 낼 수 있다면 훨씬 편리할 것이다. 약효는 말할 것도 없고, 제약회사 입장에서는 약품의 생산단가도 낮추면서 인허가를 받는 과정을 줄여 비용을 절감할 수 있다.

실제 미국 바이오기업 지넨테크(Genentech, 스위스 제약회사 로슈에 피인수)는 두 개의 유방암 치료제를 하나로 재설계하는 연구를 하고 있다. 즉 유방암을 유발하는 HER2 단백질 발현 억제 물질과 종양에 영양을 공급하는 혈관 생성 억제 물질을 하나로 만드는 작업이다. 지난해 생쥐실험에서 효과가 입증됐고, 사람을 대상으로 한 실험을 남겨 둔 상황이다.

클라우드 프로그래밍(Cloud Programming)

요즘은 깡통 같은 단말기라도 인터넷만 연결되면 고성능의 컴퓨터로 이용할 수 있다. 바로 ‘클라우드 컴퓨팅’ 덕분이다. 클라우드 컴퓨팅은 서버나 소프트웨어 같은 정보기술(IT) 자원을 일정 비용만 내고 필요한 만큼만 빌려 쓰는 서비스를 말한다. 이러한 클라우드 환경에서는 아마존이나 구글, 마이크로소프트 등의 데이터센터를 이용할 수 있어 무제한에 가까운 정보처리가 가능하다.

하지만 환경이 갖춰졌다고 해서 제대로 쓸 수 있는 건 아니다. 이 환경에 걸맞은 소프트웨어가 필요하다. 소프트웨어 개발자들은 클라우드 환경이 주는 가능성을 최대한 이용하고 싶지만, 기존 프로그래밍 언어(혹은 소프트웨어 제작도구)로는 한계가 있다.

미국 버클리대에서는 이러한 한계를 극복하려는 시도가 이뤄지고 있다. 조셉 헬러스타인 박사는 방대한 데이터를 지속적으로 추적하면서 신뢰할만한 정보를 얻을 수 있는 클라우드 환경 전용 프로그래밍 언어인 ‘블룸(Bloom)’을 개발하고 있다. 올해 중에 발표될 예정인 블룸은 다자간 온라인 게임이나 지진 감시와 같은 실시간 프로그램을 제작하는 데 유용할 것으로 보인다.

빛을 잡는 광전지(Light Trapping Photovoltaics)

태양광을 전기로 바꾸는 광전지는 미래 에너지원 중 하나다. 일반적인 태양전지는 두껍고 가격이 비싼 결정성 웨이퍼(집적회로의 토대가 되는 얇은 규소판)를 쓴다. 만약 전지를 얇고 비결정질로 만들 수 있다면 비용은 낮아질 것이다. 하지만 효율성이 문제다. 빛을 전기로 바꾸는 비율을 따져봤을 때 결정성 규소는 14~19%에 이르지만, 비결정 규소의 얇은 광전지는 8~12%에 머문다.

그런데 호주국립대(ANU) 카일리 캐치폴 박사가 비결정의 얇은 금속 나노입자에 존재하는 플라스몬(Plasmon)을 활용해 광전지의 에너지 효율을 높이는 방법을 찾아냈다. 즉 전지 필름에 은 성분으로 얇은 막을 만들었더니, 빛을 반사해서 밖으로 내보내지 않고 전지 안에서 산란시켜 더 많은 에너지를 얻게 된 것이다. 이 방법으로 기존의 얇은 전지보다 약 30% 높은 에너지 효율을 보였다. 저렴한 가격으로 에너지 효율을 높인 이 광전지는 4년 내에 상용화될 것으로 전망된다.

제공: 교육과학기술부 과학기술기반과 |

글: 유상연 과학칼럼니스트 | 사진 동아일보 DB, iStockphoto

저작권자 2010.06.22 ⓒ ScienceTimes

Posted by 전충헌 전충헌