생체모사 연구, 어디까지 왔나?
‘마이크로테크월드 심포지엄’ 개최
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| ▲ MEMS에 대한 개발동향이 바이오 분야로 전환되고 있다. ⓒKIST |
기계적 신호나 빛, 그리고 바이오 분자 등 비전자 분야의 정보매체를 빠르고 정교하게 처리하기 위해 기계와 전자 부품을 마이크로미터(100만분의 1m) 크기로 작게 만든 것이 바로 ‘미세기계전자시스템(MEMS, Micro Electro Mechanical System)’이다.
MEMS는 반도체 기술을 응용하여 극미세 기계와 전자 부품을 하나의 칩으로 만들 수 있어 전자와 비전자 정보를 동시에 신속하게 처리할 수 있는 복합기능을 갖고 있는데, MEMS의 응용제품으로는 광디스플레이나 생체정보분석 진단기 등을 들 수 있다.
생체모사를 주제로 한 MEMS 심포지엄
기술의 발전에 따라 MEMS 부품의 크기도 점차 작아지면서 최근 들어서는 극미세 영역의 세계로 까지 진출하고 있는 상황인데, 이런 경향에 발맞춰 과학자들은 새로운 자연법칙의 이해와 발상의 전환을 위해 극미세 영역에서 동작하는 생명체 분야에 눈을 돌리고 있다.
MEMS는 반도체 기술을 응용하여 극미세 기계와 전자 부품을 하나의 칩으로 만들 수 있어 전자와 비전자 정보를 동시에 신속하게 처리할 수 있는 복합기능을 갖고 있는데, MEMS의 응용제품으로는 광디스플레이나 생체정보분석 진단기 등을 들 수 있다.
생체모사를 주제로 한 MEMS 심포지엄
기술의 발전에 따라 MEMS 부품의 크기도 점차 작아지면서 최근 들어서는 극미세 영역의 세계로 까지 진출하고 있는 상황인데, 이런 경향에 발맞춰 과학자들은 새로운 자연법칙의 이해와 발상의 전환을 위해 극미세 영역에서 동작하는 생명체 분야에 눈을 돌리고 있다.
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| ▲ 16일 서울 코엑스에서 생체모사를 주제로 'MEMS 심포지엄'이 열렸다. ⓒScienceTimes |
이처럼 MEMS에 대한 개발동향이 바이오 분야로 전환되고 있는 상황에서 지난 16일(목), 코엑스에서는 마이크로나노시스템학회와 대한전기학회 MEMS연구회가 공동으로 주최한 ‘2012 마이크로테크월드 심포지엄’이 열렸다.
‘Bioinspired MEMS'를 주제로 한 이번 행사는 최근 많은 관심을 끌고 있는 생체모사 분야의 실제 응용에 관한 최근 연구결과를 소개하고 유용한 정보를 교류함으로써 새로운 MEMS 응용분야의 모색 및 학제간 연구협력에 기여하려는 취지에서 마련됐다.
생체모사로 개발된 인공 달팽이관
다양한 주제발표 프로그램 중에서도 단연 참석자들의 주목을 끈 주제는 현재 한국기계연구원이 연구개발 중에 있는 ‘인공 달팽이관(와우)’에 대한 정영도 박사의 강연이었다.
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| ▲ 생체모사 청각기구 구조도 ⓒ기계연구원 |
선천적이거나 후천적인 청각 장애의 원인이 대부분 달팽이관의 이상으로부터 발생하기 때문에, 이를 극복하기 위해 사람들은 인공 달팽이관 시술을 하는데, 기존의 인공 달팽이관은 체외에 이식하는 마이크와 송신기, 그리고 늘 휴대해야 하는 전원장치 등이 필요했기 때문에 보통 불편한 것이 아니었다.
이에 대해 정 박사는 “기존의 인공 달팽이관에 비해 기계연구원이 개발 중인 인공 달팽이관은 달팽이관 속의 얇은 기저막과 부동섬모를 모사한 신개념의 생체모사 인공 달팽이관으로서 장치가 간단하며 귀속에 완전이식이 가능한 기술”이라고 설명했다.
그러면서 정 박사는 “기계연구원이 개발 중인 기술의 핵심은 달팽이관 내의 유모세포 및 기저막의 기능을 생체모사해 MEMS 구조의 인공 기저막을 제작하고 유모세포의 기능을 수행하는 나노 사이즈의 압전 기둥 집합체를 그 위에 성장시키는 것”이라고 밝혔다.
눈과 피부도 생체모사를 통해 인공 구조물 개발돼
‘곤충눈의 생체모사 개발을 통한 나노광학 기술’에 대해 발표한 KAIST의 정기훈 교수의 강연도 참석자들의 많은 관심을 끈 주제였다.
정 교수의 연구는 자연계에 잘 알려져 있는 10가지 곤충들의 눈이 갖고 있는 광학원리를 규명한 것으로, 향후 광학렌즈 설계에 다양한 곤충들의 눈 구조를 핵심기술로 적용시킬 수 있을 것으로 기대하고 있는 과제다.
이에 대해 정 박사는 “기존의 인공 달팽이관에 비해 기계연구원이 개발 중인 인공 달팽이관은 달팽이관 속의 얇은 기저막과 부동섬모를 모사한 신개념의 생체모사 인공 달팽이관으로서 장치가 간단하며 귀속에 완전이식이 가능한 기술”이라고 설명했다.
그러면서 정 박사는 “기계연구원이 개발 중인 기술의 핵심은 달팽이관 내의 유모세포 및 기저막의 기능을 생체모사해 MEMS 구조의 인공 기저막을 제작하고 유모세포의 기능을 수행하는 나노 사이즈의 압전 기둥 집합체를 그 위에 성장시키는 것”이라고 밝혔다.
눈과 피부도 생체모사를 통해 인공 구조물 개발돼
‘곤충눈의 생체모사 개발을 통한 나노광학 기술’에 대해 발표한 KAIST의 정기훈 교수의 강연도 참석자들의 많은 관심을 끈 주제였다.
정 교수의 연구는 자연계에 잘 알려져 있는 10가지 곤충들의 눈이 갖고 있는 광학원리를 규명한 것으로, 향후 광학렌즈 설계에 다양한 곤충들의 눈 구조를 핵심기술로 적용시킬 수 있을 것으로 기대하고 있는 과제다.
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| ▲ 나노광학 기술에 대해 발표한 KAIST의 정기훈 교수 ⓒScienceTimes |
정 교수는 발표를 통해 “본 연구과제의 성과라면 3차원 구조의 ACE가 광학이미지를 확보하는데까지 성공했다는 점으로, 후속 연구를 통해 분해 능력을 향상시킬 경우 초소형 이미징시스템이 필요한 내시경이나 핸드폰 카메라등에 적용이 가능할 것이라 기대된다”고 하면서 “특히 초소형 이미징 시스템의 경우 기존의 광학 시스템을 단순히 소형화함으로써 가지게 되는 한계를 ACE 기반의 렌즈가 극복할 수 있어 많은 수요가 예상된다”고 예측했다.
그러면서 정 교수는 “이 외에도 평면 인공 곤충 눈의 제작을 통해 자연계가 갖고 있는 다양한 구조의 곤충 눈을 모사해 그 특성을 분석했기 때문에, 앞으로 해당 소자를 이용해 광학 터치 센서와 같은 새로운 개념의 소자를 개발하기 위한 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다.
이 외에도 KAIST의 김필남 교수는 스트레스에 의해 생긴 잔주름이 성장하면서 깊은 주름으로 발전하는 전 과정을 가시화해 그 원인을 규명한 내용에 대해 발표했는데, 김 교수의 연구는 얇은 박막이 극심한 스트레스를 받으면서 생기는 잔주름이 깊은 골짜기 형태의 접힌 구조물로 변형해가는 일련의 과정을 밝힌 것이 핵심이다.
발표를 통해 김 교수는 “표면 주름은 여러 개로 적층된 구조에서 그 중 어느 한 층이 극도로 빠른 팽창이나 수축이 일어날 때 그 불안정성으로 나타나는 구조”라고 설명하면서 “이번 연구의 가장 큰 의미라면 '주름(wrinkle)'이 '접힘(fold)'이라는 구조로 변형돼 가는 메커니즘을 규명한 것”이라고 언급했다.
그러면서 김 교수는 "이번 연구를 통해 만들어진 구조는 나뭇잎에서 볼 수 있는 맥관 구조나 인체에서 볼 수 있는 혈관 구조와도 흡사한 구조를 갖고 있다"면서 "또한 이번 연구는 '주름 또는 접힘' 현상을 직접 제어하고 조절해 '자연을 닮은 구조물'을 보다 쉽게 만들어 낼 수 있는 새로운 가능성을 제시했다는 점에 특별한 의미가 있다"고 강조했다.
그러면서 정 교수는 “이 외에도 평면 인공 곤충 눈의 제작을 통해 자연계가 갖고 있는 다양한 구조의 곤충 눈을 모사해 그 특성을 분석했기 때문에, 앞으로 해당 소자를 이용해 광학 터치 센서와 같은 새로운 개념의 소자를 개발하기 위한 연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다.
이 외에도 KAIST의 김필남 교수는 스트레스에 의해 생긴 잔주름이 성장하면서 깊은 주름으로 발전하는 전 과정을 가시화해 그 원인을 규명한 내용에 대해 발표했는데, 김 교수의 연구는 얇은 박막이 극심한 스트레스를 받으면서 생기는 잔주름이 깊은 골짜기 형태의 접힌 구조물로 변형해가는 일련의 과정을 밝힌 것이 핵심이다.
발표를 통해 김 교수는 “표면 주름은 여러 개로 적층된 구조에서 그 중 어느 한 층이 극도로 빠른 팽창이나 수축이 일어날 때 그 불안정성으로 나타나는 구조”라고 설명하면서 “이번 연구의 가장 큰 의미라면 '주름(wrinkle)'이 '접힘(fold)'이라는 구조로 변형돼 가는 메커니즘을 규명한 것”이라고 언급했다.
그러면서 김 교수는 "이번 연구를 통해 만들어진 구조는 나뭇잎에서 볼 수 있는 맥관 구조나 인체에서 볼 수 있는 혈관 구조와도 흡사한 구조를 갖고 있다"면서 "또한 이번 연구는 '주름 또는 접힘' 현상을 직접 제어하고 조절해 '자연을 닮은 구조물'을 보다 쉽게 만들어 낼 수 있는 새로운 가능성을 제시했다는 점에 특별한 의미가 있다"고 강조했다.
 저작권자 2012.08.21 ⓒ ScienceTimes |
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