2013년 7월 31일 수요일

“음악은 건강한 심신을 위한 산소와 같다”

“음악은 건강한 심신을 위한 산소와 같다”

청소년 정신 건강에 음악이 도움이 되기도

 
 
 
최근 열아홉살의 한 청소년이 무자비한 살인 사건을 벌였다. 스마트폰에 동물 도살처리과정이 담긴 문서를 저장해두었다는 사실이 확인되었으며, 동영상 사이트에서 퍼온 시체해부 동영상을 링크해두었다는 사실도 함께 확인되었다.

경찰의 프로파일링 결과, 이 청소년은 반사회적 특징이 강한 것으로 나타났다. 또한 자기중심적이고, 자기도취적이며 의사를 결정할 때 상황에 의존하는 경향이 짙고 충동적이라는 사실도 함께 드러났다. 프로파일링을 진행한 담당 경사는 진로문제로 인한 스트레스가 심했으며, 마음을 터놓을 주변인이 없었기 때문이라고 이 청소년의 심리상태에 대해 분석하였다.

이뿐만 아니라 최근 청소년층에서 벌어지는 많은 사건을 두고 그 원인을 다양한 시각에서 찾아보고 있다. 그 중 하나가 바로 청소년의 정신 건강과 관련되어 있다. 어렸을 때부터 경쟁사회에서 살아가며, 진로와 입시를 앞둔 청소년들은 큰 스트레스를 받게 된다. 이러한 스트레스로 인해 사건이 벌어지기도 한다는 것이 전문가들의 공통된 의견이다.

 “드럼 연주로 학교폭력 예방할 수 있어”
그래서 청소년들의 정신 건강을 위해 다양한 방법이 일선 현장에서 이루어지고 있다. 뇌과학자들이 드럼 연주로 학생들의 스트레스 해소를 돕고 동시에 학교폭력도 예방하는 활동을 3년째 펼치고 있다. 뇌교육 등을 연구하는 한 연구모임은 올해 전국 130개 중학교에서 드럼클럽을 운영하고 있다.

학교에서 운영하는 이 드럼클럽에 참여하는 중학생들은 창의적 체험활동이나 동아리 시간 등을 활용하여 드럼을 연주하게 된다. 학생들이 드럼 공동연주로 자신감을 회복하고 즐거운 학교생활을 하도록 돕는 일종의 청소년 문화예술 프로그램이라고 할 수 있다.

실제로 사고력과 기억력을 관장하는 전두엽이 발달하는 청소년기에 드럼 연주와 같은 리드미컬한 활동을 하면 일명 ‘행복 호르몬’인 세로토닌이 나오게 된다. 세로토닌의 분비는 스트레스를 발산하고 면역력을 높여 정서순화와 폭력성 감소에 도움이 된다고 전문가들은 말하고 있다.

실제로 이 연구모임은 2007년 학교 폭력으로 몸살을 앓던 경북 영주의 한 중학교에서 소위 ‘일진’ 37명을 대상으로 드럼클럽을 운영해보니, 학생들의 정서 순화와 교내 폭력 감소에 좋은 효과가 있었다고 한다. 드럼연주로 인해 학생들이 스트레스, 주의집중 부족, 정서불안 등을 극복할 수 있다는 것이 눈으로도 보여진 것이다.
▲ 음악은 정서순화를 비롯하여 통증 감소와 스트레스 해소 등 다양한 치유 효과를 지니고 있는 것으로 밝혀졌다.  ⓒScienceTimes

“음악은 건강한 심신을 위한 산소와 같다”
드럼 뿐만 아니라 일반적인 음악 치료 활동 역시 청소년의 정신 건강을 지키는 데 큰 도움이 된다. 음악이 의료 영역에서도 적극적으로 활용되고 있는 만큼, 청소년의 정신 건강을 위해서도 활용되고 있는 것이다. 음악은 정서순화를 비롯하여 통증 감소와 스트레스 해소 등 다양한 치유 효과를 지니고 있는 것으로 밝혀졌다.

한 전문가는 음악을 산소에 비유하면서 “주로 장애아동이나 노인을 대상으로 실시되었던 음악치료가 최근에는 스트레스가 많은 직장인, 통증이 심한 암 환자, 폭력 성향이 강한 청소년 등 다양한 사람들의 심신치료를 위한 보조도구로 권장되고 있다”고 밝히기도 하였다.

실제로 음악치료학회에서는 선호하는 음악을 감상할 때 스트레스 호르몬인 코티졸 분비가 감소하고, 면역력을 높이는 물질이 생성된다는 연구결과가 바표되고 있다. 2011년 일본 오사카의대는 음악은 코티졸 수치를 감소시켜 혈압을 낮추는 데 도움이 된다고 발표하기도 하였다.

전문가들은 통증과 음악을 수용하는 기관은 뇌의 시상하부로 동일하며, 통증이 전달되는 과정에서 음악을 들으면 뇌는 그 통증을 덜 감지한다고 밝히기도 하였다. 수술이나 치과시술 시 음악을 틀어놓는 것이 이와 같은 원리라고 설명하기도 하였다.

이외에도 최근 기존의 숲 체험 프로그램에 음악을 접목한 융합형 프로그램을 선보여 청소년들이 숲에서 놀면서 폭력적인 성향을 줄이고 창의성을 늘리는 데 도움을 주는 경우도 있다. 실제로 숲을 좋아하는 청소년일수록 친구 관계가 좋아지면서 폭력적인 성향이 크게 줄어든다는 보고도 있었다.

청소년의 경우, 아직 자라고 있는 단계이기 때문에 많은 체험을 하는 것이 도움이 된다. 나중에 무한한 잠재력을 발휘할 수 있는 기초가 되기 때문이다. 따라서 미래를 위한 학습도 좋지만 청소년들의 정신 건강을 위한 많은 체험도 중요하다고 전문가들은 조언한다.

이슬기 객원기자 | justice0527@hanmail.net

저작권자 2013.07.31 ⓒ ScienceTimes

“비행원리, 양력만으로는 설명 부족하죠”

“비행원리, 양력만으로는 설명 부족하죠”

미국 NASM 우주항공체험부스 인기 끌어

 
 
“우리의 부스는 비행기와 로켓의 원리를 설명하는 데 주안점을 두고 있습니다. 로켓이 어떠한 운동법칙에 의해서 발사되며 우주궤도에 머물 수가 있는가, 하는 등의 의문을 풀어주고 직접 경험하도록 하는 것이죠”

우주여행의 시대가 성큼 다가온 것일까? 그리고 아이들도 그것을 느끼고 있는 것일까? ‘2013년 대한민국과학창의축전’이 열리는 일산 킨텍스 제1전시관 3, 4홀에 위치한 ‘무한상상월드’에서 아이들의 고함소리가 멈추지 않는 부스가 있다. 바로 첨단우주항공체험 부스다.
▲ NASM 부스의 한 직원이 비행기를 날릴 준비를 하고 있다.  ⓒScience Times
 
‘펑펑’ 소리를 내면서 발사대를 떠나는 미니 로켓을 바라보는 아이들의 눈망울은 호기심과 경이로움으로 가득 차 있다. 아마 약간 더 큰 로켓이라면 그것을 타서 달나라까지도 가고 싶은 마음으로 부풀었을지도 모른다.

미국 국립우주항공박물관(NASM)이 제공하고 있는 이 부스는 로켓을 비롯해 비행의 원리를 이해하는 데 필요한 양력, 항력 등에 대한 이해를 돕기 위한 각종 도구와 장비들을 마련해 놓고 있다.

NASM의 프로그램 개발자인 벤자민 윌슨(Benjamin A. Wilson)은 “체험활동을 통한 비행의 원리와 우주과학에 대한 학습으로 베르누이의 원리를 발견하는 것이 ‘첨단우주항공체험’ 부스의 설치 목적”이라고 설명했다.

그러면 이러한 원리를 설명하기 위해 어떠한 방법을 쓸까? 체험재료들은 간단하다. 나뭇잎, 훌라후프, 암모니아, 드라이아이스 등이다. 이러한 몇 가지 재료로 로켓의 원리, 그리고 비행의 원리를 실질적으로 보여준다. 좁은 공간에서 양력이론을 보여줄 수는 없기 때문이다.

양력만으로는 설명 부족, 항력과 추진력도 추가돼야
“웬만한 아이들은 비행의 원리가 베르누이 이론인 양력(lift)에 의한 것이라는 것을 이해합니다. 유체 속의 물체가 수직 방향으로 받는 이 힘으로 인해 비행기가 하늘에 뜰 수 있습니다. 그래서 점보 제트기와 같이 거대한 물체도 뜰 수 있는 것이죠”

그러나 윌슨은 이 양력의 원리만으로써는 하늘을 나는 비행기나 로켓의 모든 것을 설명할 수 없다고 한다. 좀 더 깊은 이해를 위해서는 항력(drag), 중력(weight, 또는 gravity), 그리고 추력(thrust)에 대한 부가적인 설명이 필요하다는 지적이다.

항력은 비행기나 선박의 경우처럼 물체가 유체(기체•액체) 속을 운동하면 주위의 유체에서 힘을 받는데, 그때 속도와 반대방향으로 받는 힘의 성분이다. 저항력이라고도 한다. 항력이 생기는 원인은 주위의 유체 종류, 운동하는 물체의 형태•크기•속도 등에 따라 다르다.

속도가 커지면 물체의 뒤쪽에 소용돌이가 생겨서 항력을 급격히 증대시킨다. 비행기나 선박이 등속도로 진행하고 있을 때에는 프로펠러 등에 의한 추력(推力)이 항력과 균형을 이룬다. 자동차•열차•비행기•선박 등 고속도로 운동하는 물체는 이 항력을 줄일 수 있는 형태로 설계된다.

추력에 대한 설명도 필요하다. 예를 들어 프로펠러의 회전 또는 가스분사의 반동에 의하여 생기는 추진력을 말한다. 프로펠러는 앞쪽에서 접근해 오는 기류를 뒤쪽으로 가속하고, 가스분사장치는 연료의 연소로 생기는 고에너지의 가스를 노즐에서 분출•가속시키는데, 이때 생기는 반력(反力)이 추력이다.

스미소니언 재단 17개 박물관 가운데 가장 인기 많아
한편 미국의 한복판인 워싱턴 DC에 위치한 NASM은 항공기 및 우주선에 관련된 자료를 전시하고 있는 박물관으로, 소장하고 있는 자료나 규모로 볼 때 세계 최대를 자랑한다. 스미소니언 박물관 가운데 가장 현대적인 건물로도 각광을 받고 있다.
▲ NASM이 소장하고 있는 아폴로 15호 비행사 데이비드 스콧이 입었던 우주복  ⓒ위키피디아
국립인디언박물관과 국립미술관 사이에 있으며 워싱턴 DC의 손꼽히는 명소 가운데 하나다. 1946년 국립항공박물관으로 처음 개관하였다가 1976년 대대적인 시설확충으로 현재의 모습과 이름으로 다시 문을 열었다.

그러나 항공우주기술에 대한 지나친 우월감을 대변했다는 이유로 비난에 처하기도 했다. NASM은 1995년 일본원폭투하 50주년을 기념하면서 방문객들의 관심을 끌기 위해 일본을 맹폭한 항공기들을 전시회의 중앙에 배치시켰다.

그 항공기들 가운데서도 가장 부각시킨 것이 바로 히로시마에 원폭을 투하한 B-29 폭격기 에놀라 게이(Enola Gay)였다. 이에 대해 미공군회(Air Force Association)와 전직 군 간부들의 모임인 미사관협회(MOAA)가 이끄는 참전용사 그룹은 즉각 반발했다.

미 공군들의 명예와 자존심에 커다란 상처를 주었다는 것이다. 또한 국내 및 해외의 반전 반핵운동가들의 비난에 휩싸였다. 또한 당시 박물관장인 마틴 하윗(Martin O. Harwit)은 원폭투하 기념 전시회의 성격을 복수극으로 치장하는 해프닝까지 벌였다. 미 의회는 결국 그의 사임을 결의했다.

어쨌든 NASM은 스미소니언 재단이 운영하는 17개 박물관 가운데 가장 인기가 많은 곳으로 알려져 있다. 5만점 이상의 컬렉션을 보유하고 있다. 라이트 형제의 최초 비행기에서부터 아폴로 11호가 달에서 발견한 다양한 물체들에 이르기까지 미국의 항공우주 역사가 고스란히 전시돼 있다. 미국 첨단과학기술의 산 증인이다.

“박물관은 살아 있는 멘토가 돼야”
프로그램 담당자 윌슨은 “NASM은 일반 박물관과는 다르다. 고고학적 유물을 소장해 전시하는 박물관과는 달리 프로그래머와 설명가(explainer)들을 양성한다. 그리고 그들은 오늘 과학축전처럼 아이들과 학생들이 직접 체험할 수 있도록 도와주고 설명한다”고 말했다.

박물관을 살아 있는 학습 체험장소로 활용한다는 것이다. 윌슨은 “우리 박물관을 찾아 여러 체험을 한 끝에 과학자나 기술자가 되기로 결심한 학생들이 많았다"고 설명하면서 특히 과학박물관은 훌륭한 멘토 구실을 할 수 있어야 한다고 지적했다.

김형근 객원기자 | hgkim54@naver.com

저작권자 2013.07.31 ⓒ ScienceTimes

관람객 사로잡은 ‘만들기 체험여행’

관람객 사로잡은 ‘만들기 체험여행’

2013 대한민국과학창의축전

 
 
30일부터 8월 4일까지 6일간 일산 킨텍스에서 열리는 ‘2013 대한민국과학창의축전’은 유아는 물론 초·중·고생, 대학생, 성인에 이르기까지 모두 즐길 수 있는 다채로운 창조 프로그램들로 이루어졌다.

30일 입장한 많은 관람객들은 특히 만들기 프로그램에 열광했다. 그중에서도 이번 축전에서 처음 선보인 ‘무한상상 디지털제작소 팹랩(Fab Lab)’은 하루 종일 인파가 끊이질 않았다.
▲ 30일 개막한 '2013 대한민국 과학창의축전'에 참가한 학생들이 입체영상을 제작 중인 3D 프린터를 보고 신기해 하고 있다. 이날 축전 행사장에는 첨단기기를 활용한 제작체험 프로그램들이 다수 선보여 많은 관람객들로부터 큰 관심을 불러일으켰다.  ⓒScienceTimes
 

‘제작실험실(Fabrication Laboratory)’이란 의미의 ‘팹랩’은 학생과 예비창업자, 기업인들이 함께 모여 아이디어를 서로 공유하고, 무엇인가 새로운 것을 만들어보자는 자발적인 프로그램이다. 이번 축전에 이 ‘팹랩’이 다수 등장해 큰 반응을 불러일으키고 있다.

“3D 프린터 체험 너무 감격스러워”
생활과학교실에서는 ‘팹랩’을 모델로 한국 실정에 맞게 각색한 ‘C 랩(Creative Lab)’ 프로그램을 선보였다. 어린 학생들의 창의력, 상상력을 통해 전기자동차, 풍력 블레이드, 인터렉티브 LED 등을 제작해 보는 프로그램이다.

이 프로그램에는 설계도구, 컴퓨터 등을 비롯 3D 프린터까지 첨단 장비들이 동원되고 있다. 학생들로부터 나오는 신선한 아이디어들을 컴퓨터에 입력해 3D 프린터로 직접 제작해보는 생생한 제작 체험이 이루어지고 있다.

안산 호원초등학교 6학년 김찬희 학생은 생전 처음 3D 프린터를 보았으며, 이 첨단기기를 통해 3D 형상의 전기자동차를 만들고 있는 자신의 모습이 매우 감격스럽다고 말했다. 같은 학년 김소정 학생은 더 많은 친구들이 3D 프린터를 체험했으면 좋겠다고 말했다.
▲ 학생들이 창작로봇을 직접 움직이면서 즐거워하고 있다. 30일 개막한 '2013 대한민국 과학축전'에서는 어린 학생들서부터 어른들까지 함께 참여할 수 있는 다양한 만들기 프로그램이 다수 선보였다.  ⓒScienceTimes

한국과학창의재단에서는 ‘무한상상 디지털제작소 Fab Lab’을 운영하고 있다. 이 제작소에는 3D 프린터에 대형 레이저 커터까지 등장했다. 어떤 아이디어를 컴퓨터에 입력해 연결하면 생각한 대로 입체형상을 만들어내는 첨단 장비들이다.

이 제작과정에 어린 학생들은 물론 성인들까지 많은 관람객들이 참가해 이전에 볼 수 없었던 새로운 형상(form)들을 만들어냈다. 특히 이번 행사에는 국내 최초로 ‘팹랩’ 모임에 참여하고 있는 동호인들이 다수 참가해 관람객들과 함께 즐거운 시간을 보냈다.

“손 만들기 체험, 너무 재미 있어요”
서울 대성고등학교에서 진행한 ‘내 손이 제일 멋있지!’ 프로그램도 학생들로부터 큰 인기를 끌었다. ‘나만의 손 모형’을 만들어보는 프로그램이다.

손에 파라핀을 묻힌 후 찬 물에 갑자기 집어넣으면 파라핀으로 덮인 손 모양이 빠져나간다. 이 파라핀 모형을 여러 가지 물감으로 채색하면 아름다운 손 모양이 만들어지는데 이 제작 체험과정에 많은 학생들이 몰려 큰 주목을 받았다.

이 프로그램은 대성고 2학년 7반 학생들의 공동 아이디어다. 축전에 참여하고 있는 유현식 학생은 “이 프로그램에 여러 가지 과학이 들어있다”고 말했다. “학교에서 과학실험을 하고 있던 중 손 만들기 체험이 너무 재미있어 과학창의축전에 참가 신청을 하게 됐다”고 말했다.

인천 인명여고 ‘과수원 동아리’에서 선보인 ‘시원한 아이스팩 만들기’도 인기몰이를 한 프로그램 중의 하나다. 에너지 보존법칙과 흡혈반응을 이용해 비닐팩 안에 염화암모늄, 색소 등을 넣고 예쁜 아이스팩을 만드는 프로그램이다.

인명여고 3학년 서지승 학생은 이 프로그램 안에 학교에서 배우는 과학 교과과정이 들어있으며, 아이스팩을 만들면서 공부하는 기분이 아니라 과학을 즐기는 기분으로 과학의 원리를 체득해나갈 수 있다고 설명했다.

‘도서관 속 스토리 창작스쿨’도 주목을 받은 프로그램 중의 하나다. 광진정보도서관과 대학생 창업벤처 ‘플렉씨큐리티’가 공동 참여한 이 프로그램은 학생들의 아이디어를 실제 영상으로 제작해보는 과정이다.

대학생 벤처 창업가들이 다수 참가한 ‘스타트업 워크숍’에도 많은 관람객들이 참석해 큰 관심을 보였다. 첫째 날(30일) 발표회에서는 포트스잇(Post-it)에 첨단 IT 기술을 결합한 전자 포스티잇 등 경쟁을 뚫고 올라온 창업 아이디어들이 다수 선보였다.

실생활의 다양한 분야에서 창조활동을 즐기는 성인동호인 축제 ‘2013 크리에이터 페어(Creator Fair)’, 전국 과학꿈나무들의 ‘2013 전국청소년과학탐구대회’도 전국적인 관심을 불러일으키면서 프로그램을 시작했다.

이강봉 객원편집위원 | aacc409@naver.com

저작권자 2013.07.31 ⓒ ScienceTimes

2013년 7월 30일 화요일

아열대 곤충, 한반도를 습격하다

아열대 곤충, 한반도를 습격하다

토착화되는 종이 점차 늘고 있어

 
 
지난 5월 기상청은 2100년이 되면 우리나라 전 지역이 아열대기후로 변할 것이라는 연구결과를 내놓았다. 이에 따라 강수량이 증가해 홍수 위험이 커짐과 동시에 지상 기온의 상승으로 토양 수분은 감소해 가뭄의 위험도 커지는 이상 현상이 동시에 발생할 것으로 전망됐다.

아열대 및 열대 지방에 서식하는 동물의 경우 이미 우리나라에서 많이 발견되고 있다. 이로 인해 벌어진 대표적인 해프닝이 최근의 여수 괴물고기 사건이다. 지난 15일 한 네티즌이 여수에서 잡힌 이상한 물고기의 사진을 인터넷 게시판에 올린 것. 등 부분에 곤충 더듬이 모양의 붉은 지느러미가 달린 이 괴물고기의 정체를 놓고 ‘방사능물고기’ 또는 ‘기형물고기’ 등의 추측이 쏟아져 나왔다.

하지만 국립수산과학원에 의해 여수 괴물고기의 정체는 아열대 심해어종인 ‘홍투라치’임이 밝혀졌다. 홍투라치의 경우 예전엔 한반도 연안에서 보기 힘든 어종이었으나 최근 들어서는 온난화 영향으로 가끔 연근해에서 잡히고 있다.
▲ 열대 및 아열대 지역에 서식하는 곤충들이 최근 우리나라에서 토착화하고 있는 것으로 나타났다. 사진은 우리나라에 나타난 꽃매미들의 모습.  ⓒ연합뉴스
그런데 이동거리가 다른 동물에 비해 비교적 짧은 것으로 알려진 곤충의 경우에도 아열대 및 열대지방의 종들이 우리나라에서 잇달아 발견돼 주목을 끌고 있다.

최근 제주의대 이근화 교수팀은 유전자 염기서열이 베트남에 서식하는 것과 똑같은 흰줄숲모기가 제주도에 뿌리를 내릴 가능성이 높다는 연구결과를 발표했다. 지난 25일 미국 학술지 ‘플로스원(PLoS ONE)’에 게재된 이 교수팀의 연구 논문에 의하면, 2010년 4월부터 2011년 3월까지 제주도 7개 지역에서 채집 활동을 한 결과 제주공항 및 제주항 등에 흰줄숲모기가 많이 분포된 것으로 나타났다.

지금까지는 다른 지역에 서식하는 모기가 들어와도 기후가 맞지 않아 겨울 동안 죽는 것으로 알려졌으나, 이번 조사에서는 흰줄숲모기가 상당 기간 생존하는 사실이 확인된 것. 특히 베트남 흰줄숲모기의 제주도 서식 사실이 확인된 것은 이번이 처음이다.

이 흰줄숲모기의 서식이 문제가 되는 것은 뎅기열 매개 모기라는 점 때문이다. 뎅기열은 뎅기 바이러스에 의해 발병하는 급성 질환으로서, 모기를 통해 전파된다. 전 세계적으로 매년 5천만 명의 사람들에게 감염되며, 매년 1만2천여 명의 생명을 앗아가는 질병이다.

뎅기열은 열대 및 아열대에서만 유행하는 질병
치사율은 매우 낮은 수준이지만 치료약이 없으며 병이 진행되면 관절통 및 근육통 등 강한 통증을 동반하므로 영어권에서는 ‘뼈를 부러뜨리는 열병’으로도 널리 알려져 있다. 말라리아와 함께 모기가 옮기는 대표적인 열대병이지만, 뎅기열은 말라리아와는 좀 다른 특징을 지니고 있다.

말라리아의 경우 병의 기원이 아프리카 지역인 데 비해 뎅기열은 동남아시아 지역에서 전 세계로 퍼졌다. 또 말라리아는 위생시설이 잘 갖추어진 선진국에서는 맥을 못 추지만, 뎅기열은 위생시설이 좋은 싱가포르에서도 매년 수천 명이 감염되고 있다. 그리고 말라리아는 여름철에 가끔 온대지방에서도 기승을 부리는 경우가 있지만, 뎅기열은 열대와 아열대 지방에서만 유행하는 전염병이다.

이번에 발견된 제주도의 흰줄숲모기에서는 뎅기 바이러스가 나오지 않았지만, 이 모기가 국내에 토착화될 경우 언젠가는 우리나라에서도 뎅기열이 발생하고 퍼질 가능성이 있다.

주로 베트남, 인도, 중국 남부 등 아열대 지역에서 서식하는 등검은말벌도 우리나라에서 서식 지역을 확산시키며 생태계를 교란시키고 있다. 가운데 가슴의 등판이 검은색인 등검은말벌이 우리나라에서 처음 발견된 것은 지난 2003년 부산 영도 지역에서다. 그 후 꾸준히 서식 지역을 넓혀 최근 국립생물자원관의 조사에 의하면 지리산에서부터 강원도 삼척까지 계속 확산되고 있는 것으로 나타났다.

등검은말벌은 꿀벌을 사냥해서 유충에게 먹이로 주는 꿀벌 전문 포식자인데, 이로 인해 국내 양봉가의 피해가 우려되고 있다. 또한 등검은말벌의 등장 이후 국내에 서식하는 토착 대형 말벌류의 세력이 약화되고 있는 것으로 조사됐다. 특히 등검은말벌은 건물 처마나 가로수, 화단 등 도시 환경에 잘 적응하는 종이라, 환경부는 10년 내에 이 곤충의 서식지가 남한 전체로 확대될 것으로 전망하고 있다.

아열대 지방의 나비나 매미도 국내에서 토착화되고 있다. 일본 남부나 대만에 서식하는 물결부전나비의 경우 10여 년 전부터 성충이 기류를 타고 날아와 제주도나 남해안에서 관찰되곤 했다. 그런데 지난 2009년 초 이 나비의 유충과 알이 전남 영암 월출산에서 발견됨으로써 우리나라에도 그 터전을 마련한 것으로 확인됐다.

확산 예측에 대한 체계적 연구 필요해
타이완, 필리핀, 보르네오, 서인도제도 등에 서식하는 소철꼬리부전나비는 지난 2005년 서귀포에서 처음 발견된 이후 최근에는 제주도 전역에 출현하며 제주도의 주요 가로수인 소철에 피해를 주고 있다. 열대와 아열대 지역의 도심이나 정원에서 주로 발견되는 이 나비는 소철을 먹고 사는데, 애벌레도 소철 줄기의 섬모 속으로 파고들어가 번데기가 된다.

중국의 열대 지역에서 황사를 타고 와 예전부터 우리나라에서 종종 발견되곤 했던 꽃매미도 최근 우리나라의 기후에 적응하면서 과수농가에 큰 피해를 끼치고 있다. 이 매미는 긴 주둥이로 즙을 빨아먹어 나무를 말려 죽이는 특징을 갖고 있다. 그동안은 중국에서 날아와도 우리나라 기후에 적응하지 못해 금방 죽었지만, 온난화로 인해 최근에는 과수농가에 피해를 끼치기 시작했다.

동남아의 다습한 산림지역에 서식하는 영양사슴하늘소도 경남 영양군 일대에 살고 있는 것이 10여 년 전에 확인된 바 있다. 몸길이가 6.2㎝에 달하는 이 대형 갑충은 한국의 사슴벌레와는 달리는 턱 관절이 길고 큰 것이 특징이다.

이 같은 외래 곤충들은 생태계를 교란시키며 천적이 없는 경우가 많아 번식 속도가 빠르다. 또 이때까지 볼 수 없던 곤충이라 방재 대책이 없어 농가에서의 피해가 크며, 흰줄숲모기의 경우처럼 우리나라에 없던 새로운 질병을 확산시킬 수 있다는 우려도 있다.

따라서 이들의 생물학적 특징과 확산 예측에 대한 체계적인 연구가 필요하며, 지속적인 예찰로 초기에 유입을 차단하는 등 정부 차원에서의 대책이 강구되어야 한다는 목소리가 나오고 있다.

이성규 객원편집위원 | 2noel@paran.com

저작권자 2013.07.30 ⓒ ScienceTimes

400개 창조 프로그램… 킨텍스에 집결

400개 창조 프로그램… 킨텍스에 집결

‘2013 대한민국과학창의축전’ 오늘 개막

 
 
1년에 한 번 열리는 국내 최대 규모의 과학창의 잔치 ‘2013 대한민국과학창의축전’이 30일 일산 킨텍스에서 시작됐다.

오는 8월 4일까지 6일간 계속될 이번 과학창의축전은 예년보다 한 단계 업그레이드된 프로그램들이 대거 등장할 예정. 특히 ‘상상(想像)’을 주제로 이전에 볼 수 없었던 국내·외 프로그램들이 대거 선보이고 있어 국민들로부터 뜨거운 관심을 불러일으키고 있다.

‘팹랩(Fab Lab)’이라는 것이 있다. ‘제작실험실(Fabrication Laboratory)'의 약어로 1998년 미국 MIT에서 시작된 프로그램이다. 학생과 예비창업자, 기업인들이 함께 모여 아이디어를 서로 공유하고, 무엇인가 새로운 것을 만들어보는 프로그램을 말하는데, 이 ’팹랩‘이 과학창의축전에 등장했다.

3D 프린팅 장비로 상상했던 일 실현
다양한 장비 등을 갖추어놓고 자신의 상상력을 실현시킬 의욕을 갖고 있는 초·중·고교생들을 기다리고 있다. 한국과학창의재단에서는 3D 프린팅장비를 통해 다양한 아이디어를 입체(3D) 형상으로 제작해 나가는 과정을 학생들과 함께 진행할 계획이다.
▲ 1년에 한번 열리는 국내 최대 규모의 과학창의 잔치 ‘2013 대한민국과학창의축전’이 30일 일산 킨텍스에서 시작됐다. 이번 축전에는 300개 기관의 400개 창조 프로그램들이 전시돼 방학을 맞은 학생 등 관람객들로부터 큰 관심을 불러일으키고 있다. 사진은 지난 2012년 과학창의축전 모습.  ⓒScienceTimes

‘도서관 속 스토리 창작스쿨’도 문을 열었다. 도서관에서 쉽게 접할 수 있는 책을 읽고, 다른 관점에서 나만의 스토리를 만들어 보고, 스마트폰과 아이패드 등을 활용해 나만의 영화를 제작해보는 프로그램이다.

이 프로그램에 참석한 초·중·고교생들은 팀을 구성해 이야기를 구상한 후 15분간의 영상촬영, 15분간의 영상편집, 그리고 5분간의 영상 업로드 과정을 시현하게 된다. 상상했던 일을 이야기를 통해 영화화하는 과정을 체험해볼 수 있는 색다른 프로그램이다.

미국 노스웨스턴 대학 OSEP(Office of STEM Education Partnership)에서는 ‘퓨즈 스튜디오(Fuse Studio)’를 개설했다. 노스웨스턴 대학 OSEP에 있는 스튜디오를 한국에 그대로 옮긴 것이다. 학생들로 하여금 자신이 갖고 있는 과학적 지식들과 예술적 감각들을 구체적으로 실현할 수 있도록 다양한 도움을 주고 있는 인기 프로그램이다.

이번 축제기간 중에는 보석과 안경 디자인, 전기자동차 및 동력 모듈 제작, LED 전구를 이용한 무지개 만들기, 나만의 패션 트렌드 창조하기 등 학생들에게 매력적인 프로그램들을 다수 선보인다.

영국 노팅엄트렌드대학(NTU)에서는 ‘사이언스 렉쳐 쇼(Science Lecture Show)’를 진행한다. 유명 과학자들과 함께 가상의 시간여행을 다니면서 기초과학지식을 탐구하는 쇼 형태의 프로그램으로 참가자들은 실험에 직접 참여할 수 있다.

학생 창업 프로그램 다양하게 선보여
NTU에서 화학, 생물, 과학교육, 법학과 교수 4명과 1명의 공연예술가가 아인슈타인, 뉴턴, 패러데이와 함께하는 여행 프로그램을 리드할 계획이다. ‘상상하면 보인다’, ‘불꽃을 피우기까지’, ‘미래로 떠나자’, ‘범인을 찾아라’ 등의 흥미진진한 제목의 프로그램들이다.

이밖에 스미스소니언 NASM(국립항공우주박물관)에서는 첨단 우주항공체험 프로그램을, 영국 캠브리지 대학 MMP연구소에서는 NRICH 수학 사고력 향상 프로그램을 각각 소개할 계획이다.

학생들의 진로지도를 위한 창업 프로그램도 다수 선보이고 있다. ‘스타트업 토크 콘서트’에서는 창업을 통해 성공한 롤 모델 인사들이 다수 등장해 자신들의 상상의 세계를 설명한다. 영화 ‘건축학개론’으로 유명한 이용주 감독, 네이버로 유명한 NHN의 김상현 대표 등이 나올 예정.

한편 축전 개막일인 30일에는 아이디어 콘테스트인 스타트업 오디션이 진행된다. 예비심사 과정을 통해 800개 아이디어 중 최종 심사에 오른 15개의 아이디어를 놓고 아이디어를 창안한 15개 팀이 우승을 겨루게 되는데 최종 승자에게는 1천만 원의 상금을 수여한다.

이번 ‘2003 과학창의축전’에는 300여 개 기관들이 참여해 400여 개 프로그램들을 선보이고 있다. ‘상상-도전-창업’을 잇는 기발한 프로그램들로 꽉 채워져 방학을 맞은 학생들에게 이전에 볼 수 없었던 볼거리를 제공하고 있다.

이번 과학창의축전 행사장에는 ‘2013 크리에이터 페어(Creator Fair)’가 동시 개최돼 전국 24개 단체 회원들의 창의적 아이디어들을 공유하는 프로그램을 진행한다. 또 ‘2013 전국청소년과학탐구대회’를 통해 창의력을 위한 경연의 장이 펼쳐진다.

이강봉 객원편집위원 | aacc409@naver.com

저작권자 2013.07.30 ⓒ ScienceTimes

2013년 7월 29일 월요일

노인간병 문제 해결… 서비스로봇

노인간병 문제 해결… 서비스로봇

세계 신산업 창조 현장 (27)

 
 
세계 산업계 동향   최근 일본 NHK는 요코하마 시의 어린이 수가 지난 1965년과 비교해 약 30% 감소했다고 보도했다. 시내에 있는 ‘어린이의 나라’ 공원이 항상 텅텅 빌 정도다. 반면 공원 옆에 있는 공원묘지 수요가 급증해 당초 계획보다 1.4배 늘어났다.

빠르게 초고령 사회로 진입하고 있는 일본의 모습을 보여주고 있다. 최근 후생노동성 홈페이지는 일본의 65세 이상 고령자가 2500만 명에 이르고 있고, 그 중에서도 간병이 필요한 노인이 484만 명에 이르고 있다고 전했다.

문제는 해마다 간병을 필요로 하는 노인이 증가하고 있다는 것이다. 이에 따라 많은 사람들이 노인의 식사, 목욕, 배설 등을 돕고 있는데 그중에서도 기저귀 등을 사용해 배설을 돕는 일은 가장 힘든 일이다.

노인 배설·세척 등 깔끔히 수행해
최근 이 배설 문제를 돕기 위해 일본에 전문 로봇이 등장했다. 사용자가 배변, 배뇨를 했을 때 자동적으로 센서가 감지해 누워 있는 상태에서 배설물의 자동 흡입과 세정, 제습까지 해주는 전자동 배설처리 로봇을 말한다.
▲ 로봇기술은 IT, BT, 신소재 기술 등 매우 세심한 복합기술이 필요해 많은 전문인력이 요구되고 있는 분야다. 미래 시장전망도 밝아 각국 정부는 산업 육성방안에 적극적으로 관심을 기울이고 있는 중이다. 사진은 지난 1월 미국 시카고에서 열린 '오토메이트(Automate) 2013' 전시회 홈페이지.  ⓒhttp://automate2013.com/

이 로봇을 사용하려면 간병이 필요한 사람에게 센서와 전용 호스가 연결된 배설용 특수 케이스를 착용시켜야 한다. 환자가 배설을 하게 되면 이 사실을 즉시 센서가 감지하고, 배설용 특수 케이스가 배설물을 자동 흡입한다.

그 다음 온수로 배설 부위를 세척한 후 제습해주는 과정을 수행하게 된다. 그동안 간병인들은 노인들의 배설 문제를 해결하기 위해 하루 평균 7회 이상 기저귀를 교환하고, 힘든 세척작업을 해왔다.

그러나 이 로봇이 등장하면서 하루 한번 정도 배설용 특수 케이스의 전용 커버를 교환하는 것으로 노인 배설 문제를 해결할 수 있게 됐다. 지난 1월7일 NWIC가 판매를 시작한 이 로봇의 판매가격은 59만8천 엔(한화 약 680만원)이다.

머리를 감아주는 로봇도 등장했다. 다카라 벨몬트 사에서 최근 선보인 ‘오토 샴푸’란 이름의 이 로봇은 최근 120만 엔(한화 약 1천300만원) 가격으로 출시했는데, 향후 가격을 100만 엔(한화 약 1천100만원) 수준으로 낮춘다는 계획이다.

이 로봇을 이용하면 높은 수압을 통해 손으로 씻어내기 힘든 두피의 노폐물과 각질을 씻어낼 수 있다는 것. 마사지 효과도 있어 혈액 촉진과 피로회복에 효과가 있다는 것이 메이커의 설명이다.

이 샴푸 서비스 로봇을 놓고 다른 기업들도 제품개발에 나서고 있다. 파나소닉은 ‘헤드케어 로봇’을 개발하고 있는데 손 모양의 로봇을 이용, 사람이 직접 손으로 머리를 감기는 것과 유사한 상황을 연출하고 있다.

사람 행동 인식해 안전사고 예방
핵심기술은 손 모양의 로봇핸드 기술이다. 24개의 실리콘으로 된 손가락(로봇핸드)를 섬세하게 움직이면서 머리에 부드럽게 밀착해 머리를 감길 수 있다. 고객의 머리 모양에 따라 거품 세척, 컨디셔너 등 샴푸서비스에 포함되는 여러 가지 과정을 세분화했다.

개인의 머리 모양과 원하는 세탁방법에 대한 데이터를 등록할 수 있어 사용횟수와 강도 등을 조절할 수도 있다. 컨디셔너, 간이 드라이 기능을 탑재해 깔끔하게 마무리 작업을 수행하는 것이 가능하다.

지난 1월 미국 시카고 맥코믹센터에서 열린 ‘오토메이트(Automate) 전시회’에는 세계 30여 개국, 200여개 업체에서 그동안 개발해온 로봇 및 자동화기기들을 선보였다. 이번 전시회에서 가장 주목을 받은 것은 ‘사람과 함께 일하는 로봇’이다.

‘리씽크 로보틱스’란 회사에서는 휴머노이드 로봇인 ‘박스터(Baxter)'를 선보였다. 뉴욕타임즈에 따르면, 이 제품은 제품공정 라인용 로봇으로, 사람의 행동을 인식해 안전사고에 미리 대처하는 능력을 지니고 있다.

특별한 프로그래밍 없이 손쉽게 로봇 행동을 주입할 수 있어 사람과 가장 교감을 잘 할 수 있는 로봇으로 칭찬받기도 했다. 제품 가격은 2만2천달러(한화 약 2천400만원)에서 3만2천달러(한화 약 3천500만 원). 대형 로봇보다 저렴한 편이다.

중국의 경우 청소로봇 시장이 급속히 팽창하고 있다. 오는 2018년이 되면 3억 달러가 넘는 시장규모를 창출할 것으로 예상되고 있다.

현재 미국, 일본, 독일, 프랑스 등 세계 주요 국가들은 새로 창출되고 있는 새로운 서비스 로봇시장을 선점하기 위해 많은 노력을 기울이고 있는 중이다. 특히 프랑스는 지난해 대규모 로봇산업 지원정책을 내놓았다.

자체 보고서를 통해 “로봇산업이 향후 5년 간 수만 명의 신규 고용을 창출할 수 있다”는 결론을 내고 증가하는 실업인구를 줄이기 위해 로봇산업을 적극 육성하고 있는 중이다.

로봇기술은 IT, BT, 신소재 기술 등 매우 세심한 복합기술이 필요해 많은 전문인력이 요구되고 있는 분야다. 미래 시장전망도 밝아 각국 정부는 산업 육성방안에 적극적으로 관심을 기울이고 있는 중이다.

이강봉 객원편집위원 | aacc409@naver.com

저작권자 2013.07.29 ⓒ ScienceTimes

관심에 따라 체험코스를 선택하라

관심에 따라 체험코스를 선택하라

대한민국과학창의축전 100배 즐기기

 
 
 
아이들의 여름방학이 가까워 올수록 엄마들의 고민이 이만저만 깊어지는 게 아니다. 교육과정 개정에 따라 아이들의 창의적 체험활동이 늘어난 것은 물론 아이들의 꿈과 끼를 찾아주는 진로탐색활동 역시 방학 중에는 엄마들 몫이기 때문이다.

특히나 고등학교 1학년, 초등학교 4학년 형제를 둔 상상이 엄마의 고민은 더 크다. 자녀가 고등학생과 초등학생이다 보니 두 녀석 모두를 만족시킬 수 있는 수준을 맞추기가 어렵기 때문이다.

게다가 생명공학자가 되고 싶다는 형 무한이는 살아있는 것들에 대한 관심이 많다. 그러나 아직도 경찰차로 변신하는 로봇을 만드는 것이 꿈인 동생 상상이는 탱크, 기차, 자동차만 보면 정신없이 빠져든다. 이렇게 관심사가 다르다보니 함께 체험활동을 하기가 매우 어려운 일이다.

그런데 얼마 전, 상상이 엄마는 일산 킨텍스에서 ‘대한민국과학창의축전’이 열린다는 반가운 소식을 듣게 됐다. 지난해에도 과학창의축전에 갔었기 때문에 연령별로 체험거리가 풍성하다는 사실을 익히 잘 알고 있는 터라 올해는 더욱 기대가 크다.

하지만 지난해 계획 없이 무작정 갔다가 3분의 1도 제대로 체험해보지 못하고 돌아온 게 아쉬워 올해는 철저히 준비를 할 작정이다.

그래서 오늘부터 상상이네는 ‘대한민국과학창의축전’ 100배 즐기기 프로젝트에 돌입했다.
‘지피지기면 백전백승’이라 했으니 미리미리 준비하고 간다면 더욱 알찬 수확이 있지 않을까. 그럼 상상이네가 준비한 ‘대한민국과학창의축전 100배 즐기기’ 노하우를 들여다보자.

상상하는 모든 것이 실현되는 창의세상
먼저 상상이네는 ‘2013 대한민국과학창의축전’ 홈페이지(http://www.kofac.re.kr/festival)를 통해 이번 행사의 특징부터 살펴봤다. 여기서 이번 축전이 창조경제 실현을 위한 ‘상상-도전-창업’, 이렇게 세 가지 테마로 구성된다는 것을 알게 됐다.
▲ 2013 대한민국과학창의축전 행사장. 
 

먼저 킨텍스 제1전시관에 도착하면 3, 4홀에 위치한 ‘무한상상월드’에 들어서게 된다. 이곳은 무한상상마을, 무한상상공작소, 무한상상광장으로 구성되어 있다. 세 곳 가운데 가장 넓게 자리하고 있는 곳이 바로 무한상상마을. 이곳은 과학기술체험으로 융합적 지식을 습득하고 그것을 바탕으로 새로운 상상력과 아이디어를 디자인하는 공간이다.

그런데 이곳은 기존에 출연연이나 공모체험, 주제관 등 참가기관별로 체험부스가 마련됐었던 것과 달리 올해는 수요자 중심으로 각 주제별 통합부스를 운영된다. 즉, 정보통신마을, 기초과학마을, 환경ㆍ생명마을, 에너지ㆍ자원마을, 수학마을, 국방ㆍ기계ㆍ건설ㆍ교통마을, 융합인재마을 등으로 나눠져 있으니 아이들의 적성과 관심에 따라 원하는 곳을 선택만 하면 된다.

생명공학자가 꿈인 무한이는 환경ㆍ생명마을을, 자동차와 로봇에 관심이 많은 상상이는 국방ㆍ기계ㆍ건설ㆍ교통마을을 집중 공략하면 되는 것이다. 그러니 연령과 취미가 달라도 얼마든지 ‘대한민국과학창의축전’을 함께 즐길 수 있다.

이렇게 각 기관들이 다양하게 준비한 체험부스에서 과학기술체험을 한 후, 아이들은 무한상상캔버스에서 자신만의 무한한 상상력을 접목시켜 새로운 아이디어를 구상하게 된다. 여기서 만들어진 우수 아이디어디자인 작품은 단순한 아이디어로 그치지 않는다. ‘무한상상 공작소’에서 3D프린터와 같은 디지털기기를 활용해 아이디어를 시제품으로 만들어 볼 수 있기 때문이다.

그런데 여기서 팁 하나. 무한상상 공작소는 4개의 무한상상실과 5개의 공방형 생활과학교실, 2개의 도서관 속 UCC제작터 등으로 구성되어 있으며 1회 3백 명, 하루 5회씩 6일 동안 9천 명이 3D프린터와 레이저커터 등 디지털 기기를 활용한 기술공학교육 프로그램에 참여할 수 있기 때문에 평소부터 우수한 아이디어를 미리 구상해 보는 것이 좋다. 홈페이지를 통해 사전접수는 필수다.

또 ‘무한상상광장’에서는 자신만의 창의적 아이디어 프로젝트를 여러 사람들 앞에서 공개하고 노하우를 공유하는 Creator Fair의 장이다.

Creator Fair에서는 △스마트폰 개발과정 및 앱 활용방법 △움직이는 인형, 오토마타를 만나요 △닫힌 생각을 열어주는 체험마술 △센서를 이용한 자동제어 수경재배 등 다양한 주제에 대한 창조활동을 좋아하는 성인동호회와 관심있는 일반인들의 정보를 공유하고 네트워킹의 장을 활성화한다.

여기서는 창조활동을 즐기는 다양한 연령대의 동호회들이 참여토록 해서 기존 학생이나 교사들이 진행했던 체험과 달리 실생활과 밀접한 연관이 있는 실제적 창조활동 콘텐츠를 선보이게 된다.

그런데 이곳에는 30개의 아이디어 프로젝트가 공개되고 직접 만들어볼 수 있는 체험형 워크숍이 6일 동안 48회 진행되기 때문에 사전에 아이들 적성에 맞춰 일정을 꼼꼼히 체크해 놓을 필요가 있다.

창의적 상상력 공유하며 미래와 소통하라
요즘 사회는 각 장르별로 오디션이 붐처럼 일고 있다. 이번 축전에도 스타트업 오디션이 열린다. 한국과학창의재단에서 지난 4월 창의적인 아이디어를 공모했는데, 8백여 개 아이디어 가운데 본선진출에 성공한 15개 아이디어의 최종결선이 이번 축전의 ‘창의도전콘서트’에서 펼쳐진다.

우승 아이디어에게는 1천만 원의 상금과 미래창조과학부 장관상이 수여되고 10개의 수상 아이디어에는 상금은 물론 다양한 인큐베이팅 과정을 통해 사업화를 위한 초석을 마련해 주기 때문에 이들의 치열한 경쟁을 지켜보는 것 역시 또 다른 재미가 아닐 수 없다.

또 영국 NTU 트랜트대학이 상상, 도전, 벤처, 혁신을 주제로 펼치는 Science Lecture Show와 관람객들의 선택에 의해 스토리가 만들어지는 ‘내가 만드는 스티브잡스’ 코너도 청소년들의 도전정신을 키워주는 데 큰 몫을 할 것으로 보인다.

이 뿐만 아니라 자녀들이 과학기술체험에 흠뻑 빠져있을 그 시간, 할 일 없이 기다리고 있을 학부모들을 위해 마련된 코너도 있다. 그것이 바로 가족행복과학콘서트다. 영화 속에서 자주 볼 수 있는 과학이야기나 과학기술앰배서더 강연, 과학인형극으로 과학원리를 습득하는 ‘아트 사이언스 퍼텟쇼’ 등 온가족이 함께 즐길 수 있도록 내용도 다양하다.

마지막 테마인 ‘창업’을 상징하는 ‘스타트업워크숍’에서는 창조경제문화 조성을 위해 기본이 되는 기술창업교육이 학교현장으로 널리 보급될 수 있도록 ‘기술창업교육 교사연수’가 진행된다. 이와 함께 미국 노스웨스턴대학 OSEP연구소의 ‘3D 프린터 활용한 STEAM 교사연수’와 미국 스미소니언의 ‘STEAM 교사 연수’ 등 해외의 발전된 기술창업교육모델을 배울 수 있는 좋은 기회도 마련된다.

이처럼 ‘2013 대한민국과학창의축전’은 국내 최대 규모의 체험형 과학축제이기 때문에 참여한 사람이나 기관, 체험종류 등 그 규모가 방대하고 어마어마해서 하루 이틀에 모두 섭렵하기란 어려운 일이다.

따라서 대한민국과학창의축전 100배 즐기기에도 선택과 집중의 묘미가 필요하다. 즉 무엇이 우리 아이에게 꼭 필요한 체험인지 코스를 확실히 선택해서 그 방향으로 집중 공략할 필요가 있다는 얘기다. 그래야 수박 겉핥기가 아니라 대한민국과학창의축전을 제대로 즐길 수 있기 때문이다.

김순강 객원기자 | pureriver@hanmail.net

저작권자 2013.07.29 ⓒ ScienceTimes

2013년 7월 28일 일요일

발명과 창의력의 열정적인 만남!

발명과 창의력의 열정적인 만남!

2013 청소년 발명 페스티벌 개최

 
 
 
‘2013 청소년 발명페스티벌’이 지난 25일(목) 서울 삼성동 코엑스에서 개막됐다. ‘Think CHANGE? Make CHANCE!’라는 주제로 오는 29일(월)까지 5일간 진행되는 이번 행사에는 청소년들 특유의 기발하고 참신한 발명품들을 전시하고 있다.
▲ 방학을 맞아 창의적이며 실용적인 학생들의 발명품을 전시하는 행사가 개최되었다.  ⓒScienceTimes
 

이번 페스티벌에서는  ‘2013 대한민국 학생발명 전시회’, ‘대한민국 학생창의력 챔피언대회’ 등이 동시에 개최돼 방학을 맞은 학생들로부터 많은 흥미를 더하고 있다.

창의적이고 신선한 발명품들이 선보여
이번 ‘2013 대한민국 학생발명 전시회’에서 대통령상을 수상한 대구 북부초등학교 5학년의 권유진 양의 사례를 소개한다.

권 양은 컵라면을 먹으려던 오빠가 은박지로 된 컵라면 덮개에 라면을 덜다 너무 뜨거워 놓치면서 발을 델 뻔했던 경험과 컵 속의 라면이 익을 동안 덮개가 계속 말려 올라가 면발이 잘 익지 않았던 불편함을 계속 기억하고 있었다.

그러다가 최근 과거의 경험을 토대로 ‘컵이 뿅 컵라면’이라는 명칭의 유용한 발명품을 만들어 냈다. 컵라면의 윗부분을 이중으로 만들어서 뺐다 끼웠다 할 수 있도록 하여 면발이 익을 동안 김이 새는 것을 방지했고, 면이 다 익으면 덜어서 먹을 수 있는 용기로도 사용할 수 있도록 만든 것.

‘컵이 뿅 컵라면’의 편리함에 대해 주위 사람들로부터 칭찬이 쏟아지자 이에 용기를 얻은 권 양은 대한민국 학생발명 전시회에 출품했고, 심사위원들 모두로부터 실용성과 안정성을 인정받아 대회의 최고상을 수상했다.
▲ 2013 학생발명 전시회의 대통령상과 국무총리상을 수상한 발명품들  ⓒScienceTimes

'가변저항식 키보드'라는 발명품으로 국무총리상을 수상한 보성고 3학년의 임연재 군은 자신의 발명품에 대해 “일반적인 키보드는 누르고 떼는 것만 인식하지만 가변저항식 키보드는 키를 누르는 힘에 따라 달라진다”고 설명했다.

임 군은 “키를 누를 때 발생하는 저항을 이용해 키 하나만으로도 다양한 효과를 구현할 수 있도록 개발했다”고 하면서 “예를 들어 음악 프로그램을 이용할 때 키를 누르는 힘에 따라 악기가 내는 소리의 세기나 음향 등을 다양하게 조절할 수 있다”고 말했다.

키를 누르는 손가락의 강도를 조절하기가 쉽지 않을 것 같다는 기자의 질문에 임 군은 “사용초기에는 그럴 가능성도 있지만, 가변저항식 키보드에 익숙해 질수록 더 정교하게 키를 조절할 수 있기 때문에 향후에는 복잡한 시뮬레이션이나 의료기기 조작, 그리고 실제같은 가상현실을 키보드만으로도 조작할 수 있을 것”이라고 답변했다.

글로벌 관점에서 바라본 발명품들
이번 전시회에는 그 어느해 보다도 청소년들 특유의 창의적이고도 신선한 발명품들이 많이 선을 보이고 있다는 것이 대회의 심사를 맡았던 심사위원들의 의견이다.

‘걸이형 버스 손잡이’을 출품한 삼천중학교 1학년 박재호 군의 발명은 실생활에서 불편을 느꼈던 경험이 자연스럽게 발명으로 이어진 사례인데, 매일 무거운 가방과 준비물들을 들고 대중교통을 이용하는 학생들의 애로사항이 그대로 발명품에 녹아 있다.

박 군은 “버스는 가방을 놓을 수 있는 공간이 아예 없고, 지하철에는 가방을 둘 장소는 있지만 서있기도 힘든 혼잡한 시간에는 가방을 올리기가 어렵다”며, “이런 문제 때문에 무거운 짐을 가지고도 편하게 대중교통을 이용할 수 있는 방법이 없을까 고민하다가 걸이형 버스 손잡이를 고안했다”고 밝혔다.

걸이형 버스 손잡이는 기존의 둥글거나 삼각형인 손잡이의 옆부분에 수 cm의 틈을 가진 구조를 만들어, 손잡이로서의 기존 기능은 그대로 유지하면서도 손잡이에 가방이나 짐을 걸 수 있도록 만든 실용성 높은 발명품이다.

한편 전시회에서는 글로벌 시각에서 적정기술을 적용해 발명한 아이디어 상품도 눈에 띄었는데, 진해 용원고등학교 2학년에 재학중인 정하빈 양의 ‘쉬운 두레박(Easy Bucket)’이 바로 그것.
▲ 이번 행사에서는 실용적이면서도 글로벌 시각을 잃지않는 발명품들이 대거 선을 보였다.  ⓒScienceTimes

‘쉬운 두레박’은 아프리카나 동남아시아 등 제 3세계 사람들이 물을 쉽게 길을 수 있도록 고안한 발평품으로서, 정 양은 “2년 전 캄보디아로 봉사활동을 갔을 때 어린이들이 물을 많이 담기위해 깊은 곳까지 위험하게 다가가는 모습을 보고, 안전하고 쉽게 물을 길을 수 있는 방법을 찾다가 발명하게 되었다”고 밝혔다.

쉬운 두레박의 원리는 용기의 벽 부분에 이동판을 형성하고 이를 자석을 이용하여 오르 내리게 하면서 물을 채우는 것으로, 기존의 두레박이나 일반 플라스틱 용기와 달리 울퉁불퉁한 지형에도 상관없이 물을 길을 수 있는 것이 장점이다.

쉬운 두레박에 대해 심사한 심사위원들 일부는 “쉬운 두레박은 우물의 지형에 상관없이 물을 쉽고 안전하게 길을 수 있다는 점에서 그 독창성을 찾을 수 있고, 기존의 유명 적정기술 제품들인 Q드럼이나 간이 정수기와 함께 사용할 수 있다는 점에서 효율적인 실용성을 갖고 있다”고 평가했다.

한편, 동시 행사로 개최 중인 ‘대한민국 학생창의력챔피언대회’는 5~7명의 학생이 팀을 이루어 주어진 과제에 대한 창작공연을 하는 표현과제와 과학원리를 활용해 구조물을 만드는 제작과제, 그리고 즉석과제로 구성되며 지역별 예선을 거쳐 선발된 초·중·고 학생 100개 팀이 참가하고 있다.

김준래 객원기자 | joonrae@naver.com

저작권자 2013.07.26 ⓒ ScienceTimes

꿀벌은 과연 건축 전문가일까

꿀벌은 과연 건축 전문가일까

육각형 구조를 만드는 것은 표면장력

 
 
사이언스타임즈 라운지   영국의 대표적 여름 휴양지 중 하나인 콘월 지방에는 세계 최대 규모의 식물원인 에덴 프로젝트가 있다. ‘바이옴’이라고 불리는 벌집 모양의 거대한 돔 8개가 이어져 있는 이곳은 모두 돌아보는 데 반나절 이상 걸릴 정도로 규모가 크다.

축구장 서너 개를 합쳐 놓은 크기의 이 거대한 비닐하우스는 특수 철골을 이용해 수백 개의 육각형으로 만든 골격에다 첨단 투명 플라스틱인 불소수지필름(ETFE)을 씌워 놓은 형태다. 건축 설계 디자이너들이 바이옴을 벌집 모양의 육각형 구조로 만든 것은 두 가지 이유 때문이다. 최소 면적에 최대의 식물군을 담을 것과 최소한의 철골 구조를 사용해 최고로 튼튼한 구조물을 지어야 한다는 당초의 지시를 지키기 위해서였다.

벌집의 육각형 구조는 가장 경제적이고 과학적인 구조로 알려져 있다. 때문에 벌들은 자연계 최고의 건축 전문가로 대접 받아 왔다. 벌집의 이러한 과학적 구조에 처음 주목한 이는 서기 4세기경 알렉산드리아의 수학자인 파프스였다.
▲ 꿀벌들은 육각형을 선택함으로써 벌집 무게의 무려 30배나 되는 양의 꿀을 저장할 수 있는 가장 경제적인 구조의 집을 짓는다.  ⓒmorgueFile free photo

그는 자신이 펴낸 ‘수학집성(數學集成)’이라는 책에서 “꿀벌들은 꿀을 저장하기에 알맞은 그릇을 만들었는데 그 그릇은 불순물이 끼지 못하도록 서로 빈틈없이 연이어 있는 형태를 지닌다. 그런데 동일한 점을 둘러싼 공간을 빈틈없이 채울 수 있는 도형은 정삼각형, 정사각형, 정육각형의 세 가지밖에 없다. 꿀벌들은 본능적으로 정육각형을 택했고, 이 형태는 다른 두 가지 형태보다 훨씬 많은 꿀을 채울 수 있다.”며 꿀벌들의 기하학적 예지력을 칭송했다.

또한 1965년 헝가리의 수학자 페예시 토트는 “최소의 재료를 가지고 최대의 면적을 지닌 용기를 만들려 할 때 그 용기는 육각형이 된다”며 벌집 구조의 신비를 수학적으로 증명하기도 했다. 변이 곧은 요철형 다각형 가운데 정육각형이 가장 효율이 높은 도형임을 길고 복잡한 수식을 동원해 밝혀낸 것이다.

육각형은 균형 있게 힘을 배분하는 안정적인 구조
꿀벌의 몸은 거의 원통형에 가까우므로 원형의 집을 짓는 것이 드나들기에 편하다. 또 개체별 독립생활을 하는 생물들의 집도 대부분 원형이다. 그러나 벌들은 최소한의 재료로 최대한의 공간을 확보할 수 있는 육각형의 집을 지었다.

만약 꿀벌이 원형으로 집을 지었다면 사이사이에 못 쓰는 빈 공간이 생기므로 공간을 효과적으로 활용할 수 없다. 하지만 꿀벌들은 육각형을 선택함으로써 벌집 무게의 무려 30배나 되는 양의 꿀을 저장할 수 있는 가장 경제적인 구조의 집을 지었다.

벌집의 육각형은 가장 균형 있게 힘을 배분하는 안정적인 구조이기도 하다. 정삼각형으로 집을 지으면 재료가 많이 필요하고 공간이 좁아지며, 정사각형의 경우 외부의 충격이 분산되지 않아 쉽게 찌그러지기 쉽다. 그러나 정육각형은 외부의 힘이 쉽게 분산되는 구조여서 아무리 세찬 바람이 불어도 끄떡없을 정도로 튼튼하다.

따라서 벌집의 육각형 구조는 건축물뿐만 아니라 다양한 분야에 응용되고 있다. 예를 들면 골판지의 단면은 육각형으로 처리되어서 가볍지만 강도가 뛰어나다. 또 고속열차 KTX의 앞부분의 허니콤이라는 충격흡수장치도 벌집처럼 육각형의 구조로 되어 있다. 이로 인해 허니콤은 시속 300㎞로 달리는 열차가 700㎏의 물체와 부딪쳐도 그 충격을 흡수할 정도로 성능이 뛰어나다.

그런데 벌집이 정교한 육각형으로 구성된 것은 꿀벌들이 뛰어난 건축 전문가여서가 아니라 자연의 단순한 물리적 힘의 소산 때문이라는 주장이 오래 전부터 있어 왔다. 대표적인 이가 17세기 덴마크의 수학자인 에라스무스 바르톨린이다. 그는 비눗방울을 서로 빽빽하게 쌓으면 저절로 육각형 모양을 띠게 되는 현상을 예로 들며, 벌집의 육각형도 꿀벌들이 일부러 그렇게 지었기 때문이 아니라 최대 공간을 확보하기 위해 자연적으로 탄생하는 것일 뿐이라고 주장했다.

1917년 스코틀랜드의 동물학자 톰슨은 말랑말랑한 밀랍에 표면장력이 작용해 벌집이 저절로 육각형이 된다고 주장했다. 2004년 독일의 크리스티안 피르크는 녹인 밀랍을 빽빽하게 배열된 원통형 고무용기에 부은 결과 밀랍이 식으면서 육각형 모향으로 굳어지는 것을 실제로 입증해 보이기도 했다.

벌집의 육각형은 표면장력 때문이라는 연구결과 발표
이로 인해 벌집이 꿀벌들의 정교한 건축공학의 소산인지 아니면 단순한 물리학적 원리의 귀결인지를 놓고 오랫동안 논란이 이어져 왔다. 그런데 최근 꿀벌들이 처음엔 원형으로 벌집을 짓지만 시간이 지나면서 표면장력에 의해 육각형으로 변한다는 사실을 과학적으로 규명한 실험 결과가 발표되었다.

영국 카디프 대학의 공학자인 부샨 카리할루 연구팀은 한창 새로 만들어지고 있는 벌집에 연기를 뿜어 벌들을 내쫓은 후 벌집 내부를 들여다보았다. 그 결과 가장 최근에 지는 벌집은 원형을 지닌 데 반해, 조금 더 오래된 집은 육각형 모양을 지니고 있다는 사실을 발견했다.

연구진의 심층분석 결과 꿀벌들은 일단 벌집을 만든 후에 체온을 이용해 밀랍을 가열시키는데, 밀랍의 온도가 45℃에 이르자 흐물흐물해지면서 액체처럼 유동성을 갖게 된다는 것. 이때 3개의 셀벽(wall of cell)이 맞닿은 부분에서 표면장력이 작용해 원형의 셀이 육각형으로 변한다는 사실을 밝혀냈다. 이 연구결과는 융복합 연구분야의 세계적인 학술지인 ‘로열 소사이어티 인터페이스(Journal of the Royal Society Interface)’ 최근호에 게재됐다.

연구진은 이 실험을 하기 전에 이루어진 선행연구에서 한 줌의 원형 플라스틱 빨대를 가열한 다음 사방에서 압력을 가해 육각형의 횡단면을 이미 얻은 바 있다고 털어놓았다.

하지만 일부 과학자들은 표면장력이 벌집의 육각형에 기여한다는 것이 사실이라고 해도 그 과정에서 여전히 꿀벌이 모종의 능동적 역할을 할 것이라고 추측하고 있다.

실제로 꿀벌들은 벌집을 지을 때 꿀이 밖으로 흘러나가는 것을 방지하기 위해 벌집의 축을 수평선보다 약간 높게 유지하게끔 만든다. 목수들이 수직 상태를 알아보기 위해 추를 달아 늘어뜨리는 다림줄도 없이 맨몸으로 수직을 측정하는 셈치곤 매우 정밀한 기술이다. 또 꿀벌들은 셀벽의 두께를 고도의 정확성으로 측정하는 것으로 알려져 있다.

이 같은 정황으로 볼 때 꿀벌들은 혹시 표면장력이라는 자연의 물리적 힘이 가장 이상적인 벌집 구조를 만든다는 사실을 이미 알고 있었던 것은 아닐까.

이성규 객원편집위원 | 2noel@paran.com

저작권자 2013.07.26 ⓒ ScienceTimes

2013년 7월 27일 토요일

새로 등장한 게임 창고…클라우드 게임

새로 등장한 게임 창고…클라우드 게임

세계 신산업 창조 현장 (26)

 
 
 
세계 산업계 동향   1970년대부터 커지기 시작한 게임 시장은 아케이드 게임, 콘솔 게임, PC 게임을 거쳐 모바일 게임으로 발전했다.

특히 모바일 게임은 게임 사용자 계층을 전 연령대로 확산시키는 역할을 해냈다. 특히 게임 비선호층으로 분류되던 여성, 고령자 층을 게이머로 흡수하면서 최근 게임 산업 전체를 견인하는 분위기다.

모바일 게임 역시 큰 변화에 직면하고 있다. 클라우드 게임이 그것이다. 이 게임은 클라우드 컴퓨팅과 게임 기술을 결합한 것이다. 두 개의 첨단 기술이 합쳐져 새로운 기능을 만들었다.

게임설치도 다운로드도 필요 없어
클라우드 게임의 파워는 폭넓은 역동성이다. 스마트폰, 태블릿, 노트북, PC 등 무선 인터넷이 가능한 어떤 기기든 연결해 게임을 할 수 있다. 사용자가 원하는 게임을 마치 구름 속에서 꺼내 쓰는 것과 같다 해서 클라우드 게임이란 이름이 붙었다.
▲ 지난 6월 미국 LA컨벤션센터에서 열린 'E3 게임전시회'. 세계 게임 마니아들의 관심이 집중된 이 전시회에서 클라우드 게임 전시를 놓고 해프닝이 벌어졌다.  ⓒhttp://2012.e3expo.com/

클라우드 게임은 데이터센터(IDC)에 있는 고성능 서버에서 게임이 실행된다. 때문에 게이머들은 실시간 스트리밍을 통해 게임을 즐길 수 있다. 무엇보다 서버에서 게임을 구동하기 때문에 게임 설치나 다운로드가 필요 없다.

그동안 세계 게임시장은 닌텐도, 소니 등 일본 게임업체들이 주도해 왔다. 그러나 최근 들어 이들의 존재감이 점점 줄어들고 있다. 일본 업체들이 자랑했던 가정용 게임기의 인기가 시들해지고 있기 때문이다.

반면 스마트폰, 클라우드 컴퓨팅 등 새로운 기술을 활용한 새로운 모델들이 새로운 시장을 만들어내고 있다. 지난 6월 미국 LA컨벤션센터에서 열린 ‘E3 게임전시회’에서 최근 분위기를 보여주는 일이 벌어졌다.

‘E3’는 매년 6월 정기적으로 열리는 세계 3대 게임박람회 중의 하나다. 이곳 전시회 분위기가 세계 게임시장에서 그대로 이어진다. 게임업체 1년 사업의 향방이 이곳에서 좌우된다고 해도 과언이 아니다.

2013년 ‘E3'의 가장 큰 주제는 소니와 마이크로소프트였다. 세계 콘솔게임 시장을 양분하고 있는 이 두 회사는 차세대 콘솔기기를 공개했다. 세계 게이머들의 관심이 이 두 회사에 집중될 수밖에 없었다.

그러나 전시회장 주차장에서 뜻밖의 일이 벌어졌다. 미국의 오우야(OUYA)사가 주차장에 부스를 설치하고 클라우드 게임을 소개하고 있었기 때문이다. 주최 측에서 뒤늦게 이를 발견하고 부스를 제거해줄 것을 요청했다.

그러나 오우야 측에서 이를 거부함에 따라 한동안 갈등이 이어졌다. 이 소식이 세상에 알려지면서 게임 마니아들에게 한동안 화제가 되기도 했다. 기존 게임사들이 클라우드 게임에 대해 얼마나 민감하게 반응하는지 말해주는 대목이다.

혼자서 만든 게임, 장터 판매 가능해
그동안 주요 게임기 업체들은 하드웨어 성능을 업그레이드시키면서 계속해 단말기 가격을 올려왔다. 여기에 벤처업체인 오우야가 도전장을 내민 것이다. 그리고 성공적인 행보을 이어가고 있다.

지난 6월 오우야가 선보인 99달러 안드로이드 미니 콘솔 게임기 '오우야'는 미국과 영국 온라인 상점 아마존에서 조기 품절되는 개가를 올렸다. 파격적으로 싼 가격에 게임기를 출시해 초반 인기몰이에 성공한 것이다.

문제는 이 구글 안드로이드 용 콘솔을 통해 할 수 있는 게임의 수가 너무 적다는 것이다. 현재 오우야 게임 장터에서 약 60여 종 의 게임을 만날 수 있는데 빈약하다는 느낌을 지울 수 없다.

오우야 측에서는 이 문제를 오우야 게임 장터를 통해 해결하려 하고 있다. 누구든지 게임을 개발한 후 이 장터를 통해 출시할 수 있다는 것이다. 혼자서 만든 게임도 이곳을 통해 선보일 수 있다. 결과적으로 게임사와 게임개발자 계약에 의해 진행되던 게임 개발 관행을 바꾸어놓았다.

줄리 우루만 오우야 CEO는 “누구나 안드로이드 게임을 출시할 수 있다”며, 게임 개발자들에게 게임 제작에 과감히 착수해줄 것을 권하고 있다.

최근의 게임 산업을 주도하고 있는 것은 모바일 게임이다. 특히 스마트폰을 기반으로 한 모바일 게임은 급속한 스마트폰 보급에 힘입어 절대적인 영향력을 행사하고 있다. 이런 분위기 속에서 클라우드 게임의 등장은 미래 게임 산업에 있어 큰 변화를 예고하고 있다.

구름과 같은 게임 창고에서 좋아하는 게임을 선택해 어느 곳에서든지 게임을 즐길 수 있는 글라우드 게임의 등장이 향후 게임 산업 향방에 큰 변수로 작용할 전망이다.

이강봉 객원편집위원 | aacc409@naver.com

저작권자 2013.07.26 ⓒ ScienceTimes

과학, 상상의 날개 달고 힘껏 날아오르다

과학, 상상의 날개 달고 힘껏 날아오르다

‘2013 대한민국과학창의축전’ 개최

 
 
 
과학이 ‘무한상상’이라는 날개를 달고 행복한 창의세상을 만드는 ‘2013 대한민국과학창의축전’이 오는 7월 30일(화)부터 8월 4일(일)까지 일산 킨텍스 제1전시관에서 열린다.
▲ 2013 대한민국과학창의축전 포스터 
 
올해로 17회째를 맞는 대학민국과학창의축전은 지난해 25만 명이 관람하는 등 국내 최대 규모와 최고의 역사를 자랑하는 체험형 과학축제다.

미래창조과학부 주최, 한국과학창의재단 주관으로 열리는 이번 대한민국과학창의축전은 사회전반에 과학기술 기반의 창의성과 상상력이 발현될 수 있는 창의문화 확산을 목표로 하고 있다.

올해는 특별히 ‘과학, 상상의 날개를 달다’를 주제로, 300개 기관들이 참여해 400여개의 창조경제 철학을 반영한 과학ㆍ교육ㆍ체험프로그램을 선보일 예정이다.

무한상상 생태계 조성은 물론 과학과 인문사회, 예술 등 다양한 지식의 융합을 시도한 이번 과학창의축전에서는 기초ㆍ첨단과학기술과 융합교육을 직접 보고, 체험하고 맘껏 즐길 수 있다.

이로써 이번 과학창의축전은 아이들이 머릿속에 가지고만 있던 상상을 과학기술을 통해 실현할 수 있는 ‘상상력 발현의 장’이 되어 과학에 대한 아이들의 호기심과 창의력을 한껏 끌어올릴 전망이다.

상상-도전-창업 3가지 테마로 구성
올해는 창조경제 실현을 위한 ‘상상-도전-창업’을 모티브로 테마를 정하고, 예년과 달리 행사장을 수요자 중심의 주제별 통합부스로 구성해 더욱 관심을 모은다. 즉 전시장은 △무한상상월드(상상) △창의도전콘서트(도전) △스타트업워크숍(창업) 등 3개 테마로 구성된다.

먼저 무한상상월드에서는 아이들이 과학기술체험을 바탕으로 자신의 아이디어를 디자인하고, 직접 구현해 볼 수 있다. 다시 말해 기존의 과학체험으로 과학에 대한 관심을 높이고 지식을 쌓는 것을 넘어 그 상상력이 현실로 되는 과정을 무한상상마을에서 무한상상공작소로 그리고 무한상상광장까지 단계적으로 운영되는 것이 특징적이다.

무한상상마을에서는 △정보통신마을 △기초과학마을 △환경ㆍ생명마을 △에너지ㆍ자원마을 △수학마을 △국방ㆍ기계ㆍ건설ㆍ교통마을 △융합인재마을 등 7개 분야별 체험부스로 나뉘어 관람객을 맞이하게 된다.

여기에는 과학융합프로그램(STEAM), 정부출연(연)의 기초ㆍ첨단 과학기술, 미국 스미소니언 국립항공우주박물관 등 해외프로그램까지 350여개 프로그램이 준비되어 있다.

우선 정보통신마을에서는 아이들이 흔히 접할 수 없는 다양한 미션로봇들을 시연하고 이를 직접 조작해볼 수 있는 체험과 하드디스크의 원리를 응용해 0과 1로 저장되는 정보를 직접 만들어 출력되는 과정을 볼 수 있는 체험 등이 인기를 끌 전망이다.

또 에너지ㆍ자원마을에서 진행되는 행사들도 주목할 부분이다. 최근 날로 심각해지고 있는 전력난에 대비해 직접 자전거 발전기로 전기를 생산을 해보는 체험, 전류가 흐를 때 열이 발생한다는 원리를 이용해 건전지의 잔류량을 알아낼 수 있는 건전지 테스터를 만들어 보는 체험 등도 어린 학생들에게 에너지와 자원의 소중함을 일깨워 줄 것이다.

재단의 핵심 프로그램인 수학마을에서는 수리과학연구소, 영국 캠브리지대학 등에서 준비한 30개의 수학교육프로그램이 선보인다.

2차원에서 그려지기 불가능한 도형을 착시현상을 이용해 3차원에서 그려보거나 면이 하나밖에 없는 뫼비우스 띠의 성질을 직접 오리고 붙이는 공작활동 등을 통해 아이들이 평소에 어렵게만 느꼈던 수학의 개념들을 융합적인 체험활동으로 보다 친근하게 다가갈 수 있도록 돕는다.

아울러 STEAM과 관련된 해외선진 프로그램들을 주로 소개한 융합인재마을에서는 관람객들에게 이전에 볼 수 없었던 해외의 선진과학문화를 직접 만나볼 수 있는 기회를 제공한다.

그 가운데 영국의 노팅엄 트렌트대학이 물리, 화학, 생물, 법의학을 활용하여 과학 속 상상, 혁신, 벤처, 도전을 주제로 다양한 체험과 이야기가 포함된 쇼 형태의 과학강연은 아이들에게 색다른 경험이 될 것이다.

상상마을에서는 다양한 과학체험들을 통해 어린 학생들의 창의력과 상상력을 자극하여 새로운 아이디어들을 디자인 할 수 있도록 이끌게 간다.

이렇게 만들어진 우수한 아이디어들은 무한상상 공작소에서 3D 프린터로 구체화됨으로써 아이들은 자신의 아이디어가 실제 제품으로 만들어지는 짜릿한 경험을 하게 된다. 또 무한상상 공작소에는 도서관 속 UCC제작터도 2개나 마련되어 있어 아이들이 그 짜릿한 경험을 UCC로 만들어 올릴 수 있는 기회도 제공된다.

이외도 자신만의 창의적인 아이디어 프로젝트를 여러 사람들 에게 공개하고, 노하우를 공유할 수 있는 크리에이터 페어(Creator Fair)의 장이 되는 무한상상광장도 관람객들에게 인기가 높을 것으로 예상된다. 여기에서는 다양한 주제로 창조활동을 펼치고 있는 성인 동호회와 일반인들의 성공사례를 발굴함으로써 일상 속 창조활동에 대한 사회적 공감대를 확대하게 된다.

창의상상력 공유하는 소통의 장
두 번째 테마인 ‘도전’을 위해서는 창의적 상상력과 미래를 함께 공유하고 소통하는 창의도전콘서트가 마련된다. 여기서 가장 큰 프로젝트는 ‘아이디어페스티벌 오디션’으로 최종 본선에 진출한 15개 아이디어들이 우승을 위한 치열한 경쟁을 벌이게 된다.

우승 아이디어에게 1천만 원의 상금과 미래창조과학부 장관상이 수여되고, 나머지 아이디어들도 구체화될 수 있는 기회를 얻게 된다.

이밖에 청소년의 미래와 꿈, 진로에 관한 다양한 강연과 창조경제인들이 들려주는 성공 토크콘서트 등이 이어지고, 영화 속 과학이야기 등 온가족이 함께 즐길 수 있는 ‘가족행복과학콘서트’도 마련된다.

세 번째 테마인 ‘창업’을 위한 스타트업워크숍은 창조경제 실현을 위한 기술창업교육 교원연수 프로그램으로 사회전반에 상상력의 씨앗을 퍼뜨릴 교사들의 배움터가 될 것이다. 여기서는 건축학개론의 이용주 감독, 장애를 극복한 가수 강원래 등 성공적인 창조경제인의 이야기를 들을 수 있다.

‘상상-도전-창업’이라는 3가지 테마에 과학기술분야 연구원과 교사, 예술가 등 3만5천여 명의 전문 인력들이 참여하게 될 이번 2013년 대학민국과학창의축전에는 6일 동안 25만 명이 넘는 사람들이 관람할 것으로 예상되고 있다.

김순강 객원기자 | pureriver@hanmail.net

저작권자 2013.07.26 ⓒ ScienceTimes

2013년 7월 26일 금요일

최고 흡수력 갖춘 ‘불가능한 물질’

최고 흡수력 갖춘 ‘불가능한 물질’

1.5배 강력한 ‘웁살라이트’ 탄생

 
 
현존하는 그 어떤 물질보다 수분 흡수력이 높은 신물질이 개발되었다. 지금까지는 제작에 성공한 적이 없어 ‘불가능한 물질’로 알려져 있었다. 스웨덴 웁살라대학교 나노기술 및 기능성물질 연구진이 개발한 ‘웁살라이트(upsalite)’가 주인공이다.
▲ 스웨덴 웁살라이트 연구진이 제올라이트보다 흡수 능력이 1.5배나 뛰어난 신물질 '웁살라이트'를 개발했다.  ⓒPLOS ONE
 
웁살라이트는 무정형 탄산마그네슘 기반의 다공성 나노구조로 이루어져 있으며 구멍의 지름이 6나노미터 미만에 불과해 1그램당 800제곱미터의 높은 표면적을 자랑한다. 알칼리 토금속 탄산염 계열에서는 최고 기록에 올랐다.

표면적이 넓은 만큼 습기 제거 능력도 탁월해서 기존의 흡습성 제올라이트-Y보다 1.5배나 뛰어난 수치를 달성했다. 게다가 실험 과정에서 우연히 저지른 실수 덕분에 개발된 것으로 밝혀져 더욱 화제를 모으고 있다.

연구결과는 세계 최대 규모의 과학전문 학술지 ‘플러스원(PLoS ONE)’ 최근호에 게재되었다. 논문 제목은 ‘템플릿 없이도 초흡습 고표면적 탄산염 나노구조 제작(A Template-Free, Ultra-Adsorbing, High Surface Area Carbonate Nanostructure)’이다.

흡습재로 인기 높은 제올라이트 능가해

장마전선이 중부 지방에 머무른 채 떠나지 않고 있다. 이맘때의 장마철이면 습기를 몰아내기 위한 전투가 전국 곳곳에서 벌어진다.

가정에서는 옷이나 음식물에 곰팡이가 피지 않도록 습기 제거제를 옷장과 집안 구석구석에 놓아둔다. 아이들 때문에 이불을 자주 빨아야 하는 집은 적지 않은 돈을 주고 제습기를 구매하기도 한다.

산업현장도 예외는 아니다. 습도가 높으면 전자제품가 오작동을 일으키거나 정밀기기에 녹이 슬 위험이 커지기 때문이다. 이때 필요한 것이 제올라이트(zeolite)다.

제올라이트는 규산알루미늄 계열의 다공성 광물을 가리키는 용어다. 나노미터 크기의 무수한 구멍 덕분에 물이나 약품을 흡수하는 능력이 뛰어나 흡습재나 흡착재로 널리 사용된다. 구멍 안에는 물분자들이 숨어 있어 열을 가하면 물이 끓는 것처럼 수증기가 피어오른다. ‘끓을 비(沸)’를 사용해 비석 즉 ‘끓는 돌’이라고 부르기도 한다.

제올라이트는 쓰임새가 많다. 이온 교환을 활성화시키는 능력도 갖춰서 과도한 비료로 오염된 토양을 정화시키는 데 좋다. 가축을 기르는 농가에서는 분뇨 냄새를 제거하기 위해 제올라이트 분말을 흙에 섞는다. 유조선이나 유조차에 문제가 생겨 토양이나 하천으로 기름이 유출되면 제올라이트를 살포해 단시간 내에 오염물질을 거둔다. 무엇보다도 습기 제거 능력이 탁월해 인기가 높다.

그런데 스웨덴 웁살라대 연구진이 제올라이트보다 흡수 능력이 1.5배나 높은 새로운 물질을 발명했다. 대학의 이름을 따서 ‘웁살라이트(upsalite)’라고 명명까지 했지만 실수에 의해 우연히 개발된 비밀이 있다.

웁살라대학교에서 개발해 ‘웁살라이트’

탄산마그네슘은 마그네슘 화합물을 제조하는 데 주원료로 쓰이는 물질이며 단열제, 제산제, 연마제 등으로도 사용된다. 일반적으로는 정렬형과 비정렬형으로 나뉜다. 또한 수분의 함유 여부에 따라 무수물과 수화물로 나눌 수도 있다.

정렬형은 수분 여부에 상관없이 자연 상태에서도 풍부하게 존재하기 때문에 실험실에서는 주로 비정렬형 탄산마그네슘 개발에 노력한다. 그러나 수분이 없는 비정렬형 무수물은 제조가 불가능한 것으로 알려져 있다.

1908년 독일에서는 “알코올 현탁액에 이산화탄소를 불어넣는 기존의 탄산마그네슘 제조 방식으로는 비정렬형 무수물을 만들어내기가 불가능하다”는 연구결과가 발표된 바 있다. 이후 1926년과 1961년에도 몇 차례의 시도가 있었지만 실패로 돌아갔다.

이로 인해 비정렬형 무수물은 ‘제조 불가능한 물질’로 불려 왔다. 지난 2011년 웁살라대 연구진도 탄산마그네슘 합성을 위한 반복적인 실험을 진행 중이었다. 기존의 연구를 재현하는 작업을 실시했지만 계속 실패했다.

그러던 어느 날 목요일, 합성 과정에 필요한 변수를 약간 수정한 뒤 재료를 반응로에 집어넣었다. 이번에도 실패로 끝났지만 연구원의 실수가 있었다. 재료를 전부 제거하지 않고 반응로 안에 일부를 남겨둔 것이다.

주말을 보내고 월요일 아침 실험실에 다시 모인 연구진은 반응로 안에서 특이한 물질을 발견했다. 실패인 줄 알았던 재료가 젤 성질을 지닌 뻣뻣한 물질로 변해 있었던 것이다. 건조를 시킨 뒤 현미경으로 관찰하자 무수물과 비슷한 구조가 눈에 띄었다.

이후 1년 동안 변수를 미세하게 재조정하고 물질의 성분을 분석하는 과정이 이어졌다. 그 결과 지금까지 불가능한 것으로만 여겨졌던 비정렬형 탄산마그네슘의 무수물을 만드는 데 성공해 ‘웁살라이트’라는 이름을 붙였다.
▲ 웁살라이트는 산화마그네슘을 메탄올과 섞은 뒤 이산화탄소를 불어넣고 물과 반응하는 과정에서 생성된다.  ⓒPLOS ONE

현존 최고의 흡습, 흡착, 보존, 재생 능력 갖춰
성과는 여기서 끝나지 않았다. 전자현미경으로 구조를 살피자 지름 6나노미터 미만의 구멍이 무수하게 뚫려 있어 평균 이상의 표면적을 가진 것으로 밝혀졌기 때문이다.

1그램당 표면적이 800제곱미터에 달해 알칼리 토금속 탄산염(alkali earth metal carbonate) 계열 중에서는 최고 기록을 세웠다.

연구를 이끈 마리아 스트룀(Maria Strømme) 교수는 웁살라대 발표자료를 통해 “메조포러스 실리카(mesoporous silica), 제올라이트, 금속 유기 골격구조(MOF), 탄소나노튜브 등의 기존 다공성 물질과 비교해도 예외적으로 표면적이 넓은 편에 속한다”고 설명했다.

수분을 흡수하는 능력도 현존 최고의 흡습재라 불리는 ‘제올라이트 Y’보다 1.5배나 뛰어난 것으로 나타났다. 공기 중의 습도가 95퍼센트에서 5퍼센트로 급겹히 줄어들더라도 이미 흡수한 수분의 75퍼센트를 그대로 간직할 정도로 보존성도 강하다. 한 번 사용 후에도 섭씨 100도 이하의 열을 가하면 흡수 능력이 재생된다.

연구진은 웁살라대의 도움으로 ‘디스럽티브 머티리얼즈(Disruptive Materials)’라는 이름의 벤처회사를 설립해 웁살라이트를 상용화하기로 했다.

앞으로 상온에서 간단한 방법으로 웁살라이트를 대량 생산하게 되면 독극물이나 화학물질을 빨아들여 환경오염을 방지하거나 악취와 습기를 없애 위생상태를 유지하는 데 큰 도움이 줄 것으로 보인다.



임동욱 객원기자 | im.dong.uk@gmail.com

저작권자 2013.07.25 ⓒ ScienceTimes

TV 문화가 변하고 있다…모바일TV

TV 문화가 변하고 있다…모바일TV

세계 신산업 창조 현장 (25)

 
 
 
창조 + 융합 현장   수십 년 간 TV는 세계인들의 큰 사랑을 받아 왔다. 특히 대형 화면, 고화질 TV의 등장은 세계인들의 TV사랑을 촉진시키는 계기가 됐다.

그러나 2010년 이후 상황이 급변했다. 시장 규모가 감소하기 시작한 것이다. 상황이 더 좋아질 조짐이 보이지 않는다. 이유는 분명하다. 모바일 등 이종산업이 급속히 팽창하면서 TV 매출에 악영향을 미치고 있기 때문이다.

특히 모바일의 영향은 상당하다. 모바일 기기에서 제공하는 콘텐츠 서비스가 증가함에 따라 TV 시청율을 상당부분 모바일 기기가 가지고 있다. 일부 사용자들은 TV와 모바일을 함께 이용하면서 예전과 다른 가치를 즐기고 있다.

모바일과 협력, TV 가치를 끌어올리자
이런 상황에서 최근 TV업계는 TV 기능에 모바일 기능을 가져오기 시작했다. 모바일 기기와 경쟁하기보다 모바일 기기를 조력자로 활용하면서 TV의 가치를 더욱 끌어올리려는 의도다.
▲ TV, 모바일 기술이 결합하면서 실시간으로 자신이 원하는 콘텐츠를 즐길 수 있는 모바일TV 시대가 다가오고 있다. 사진은 세계 최대 온라인 스트리밍 업체인 넷플릭스(Netflix) 홈페이지.  ⓒnetflix.com

그리고 실시간으로 모바일 TV를 즐길 수 있는 시대가 서서히 다가오고 있다. KOTRA, 외신 등에 따르면 지금 미국에서는 온라인 스트리밍 사업이 크게 번창하고 있다.

넷플릭스(Netflix), 훌루(Hulu), 아마존, 애플 등의 기업들은 최신 영화, 드라마, 코미디 쇼 등 유명하고 인기 있는 콘텐츠를 온라인 스트리밍을 통해 소비자들에게 공급하고 있는데, TV는 물론 모바일 기기, 컴퓨터, 게임 콘솔 등을 통해 시청이 가능해 기존 TV 패턴을 바꿔놓고 있다는 분석이다.

북미 최대 온라인 비디오 스트리밍업체 넷플릭스는 지난 2월 자체 제작한 드라마 ‘하우스 오브 카드(House of cards)’를 실시간 방송이 아닌 VOD로만 제공하기 시작했다.

특히 일주일에 한편씩 방송하는 기존 시스템과 달리 13회 전편을 한꺼번에 올리기 시작했다. 주말에 여유시간이 있는 직장인들을 위한 조치였다. 이 전략이 시청자들로부터 좋은 반응을 얻었다. 약 200만 명의 신규 가입자를 확보했고, 넷플릭스를 흑자로 전환시킨 계기가 됐다는 분석이다.

이 온라인 스트리밍 서비스의 미래는 매우 밝은 편이다. 소비자들이 원할 때 장소에 관계없이 TV 프로그램, 영화 등을 시청할 수 있어 소비자들의 전폭적인 지지를 받고 있다.

넷플릭스는 2013년 1분기 중 10억2천만 달러의 매출과 함께 268만 달러의 순이익을 기록했다. 이는 460만 달러의 순손실과 8천700만 달러의 매출을 기록했던 2012년 1분기에 비해 대폭 상승한 것이다.
 
2위 업체 훌루(Hulu)의 경우도 2012년 6억9천500만 달러의 매출을 기록했는데, 이는 2011년에 비교해 2억7천500만 달러가 늘어난 것이다.

넷플릭스와 달리 훌루는 TV사업자인 NBC가 방송 및 영화사인 디즈니, 폭스(Fox) 등과 합작해 지난 2008년 설립한 회사다. 합법적으로 방송사 및 영화제작사의 라이선스를 구매해 소비자에게 콘텐츠를 제공하기 시작했는데 최근 TV산업의 변화를 말해주고 있다.

TV 방송사들, 콘텐츠 판매 경쟁 치열
NBC외에 HBO, AMC 등 미국 대형 방송사들도 콘텐츠 공급에 나서고 있다. 자사 콘텐츠를 넷플릭스, 훌루 등 온라인 스트리밍 서비스 업체에 판매하지 않는 대신 직접 운영하는 온라인 스트리밍 사이트를 통해 제공하면서 다가오고 있는 모바일TV 시대를 준비하고 있는 모습이다.

케이블비전(Cablevision), 컴캐스트(Comcast), 타임워너케이블(Time Warner Cable), 콕스커뮤니케이션(Cox Communications), 브라이트하우스네트워크(Bright House Networks) 등 미국의 5대 케이블 TV 업체들도 케이블 TV연합(The Cable Wifi Alliance)을 결성했다.

그리고 유료이용자들이 야외에서 실시간으로 케이블 TV의 콘텐츠를 즐길 수 있도록 공공장소에 와이파이 핫스팟을 설치하고 있는데 2013년 6월 기준 약 15만 개의 핫스팟을 설치한 것으로 알려졌다. 케이블 TV연합은 2014년 중순까지 와이파이 핫스팟을 미국 내 25만 개로 확장할 계획이다.

국내에서도 이 온라인 스트리밍 서비스가 시작됐다. 지난 21일 KT가 선보인 ‘올레tv스마트’에는 ‘실시간 인기 채널‘이라는 항목이 별도로 들어있다. 한 화면에 실시간으로 가장 인기 있는 콘텐츠 9개가 배열되고 그중 하나를 선택하면 그 콘텐츠를 볼 수 있는 시스템이다.

최근 모바일 기기 보급은 이미 정착단계에 와 있는 모습이다. 시장조사기관 컴스코어(Comscore)에 따르면 지난해 말 기준 미국에서만 약 52만대의 태블릿 PC가 사용되고 있다.

또 다른 시장조사기관 퓨리서치센터(Pew Research Center)에 따르면 미국의 18~34세 연령층 중 80% 이상이 스마트폰을 갖고 있는 것으로 나타났다. 이 같은 모바일 기기의 확산은 TV와 모바일기기의 신속한 결합을 예고하고 있다.

최근 미국에서 온라인 스트리밍 사업이 번창하고 있는 것은 이 모바일TV 시대가 다가오고 있음을 말해주고 있다. 기존의 TV 문화를 바꾸면서 새로운 시장을 창출할 수 있는 계기가 될 전망이다.

이강봉 객원편집위원 | aacc409@naver.com

저작권자 2013.07.25 ⓒ ScienceTimes

2013년 7월 24일 수요일

레이저 가공, ‘넓은 곳에 정확하게’

레이저 가공, ‘넓은 곳에 정확하게’

[인터뷰] 이제훈-김경한 기계연 광응용기계연구실 박사

 
 
디스플레이와 반도체 분야에서는 레이저 빔을 이용해 미세한 가공을 진행하는 ‘레이저 가공’ 기술이 오랫동안 사용돼 왔다. 전자산업이 발전하면서 미세가공은 여러 분야에서 사용되는 필수적인 기술이 됐는데, 최근에는 터치패널 등의 새로운 디스플레이가 출시되면서 레이저가공 정밀도는 개선해야 할 과제가 됐다.

레이저 가공 시 사용되는 것에는 ‘레이저 스캐너’와 ‘스테이지 테이블’의 두 가지가 있다. 스캐너와 스테이지는 각각 특장점이 다르기 때문에 장점과 단점을 모두 안고 있어, 이를 함께 사용할 경우 업무 효율의 시너지는 올라간다.

“스캐너의 장점은 고속으로 작업이 가능하다는 점입니다. 하지만 작업영역이 좁죠. 반면 스테이지는 대면적 작업이 용이하지만 작업속도가 느려요. 이 때문에 두 개의 장점인 빠른 속도와 넓은 면적에의 용이성을 활용하면 효율을 높일 수 있죠.”

스캐너-스테이지, 연동제어기술 개발
▲ 이제훈(우), 김경한(좌) 박사가 개발한 기기를 작동하고 있다  ⓒ황정은
 

이처럼 다양한 전자산업현장에 널리 사용되지만, 더욱 높은 효율이 요구되면서 이제훈 기계연구원 광응용기계연구실 박사팀은 이 두 가지 기술을 연합한 ‘스캐너-스테이지 연동제어기술’을 개발했다.

이는 레이저 스캐너와 스테이지가 함께 움직이며 대면적에서 정밀하게 레이저 가공을 할 수 있는 원천기술로, 일명 ‘온더플라이(on the fly)’ 기술로 불리고 있다. 해당 연구는 향후 대면적 디스플레이 개발에 효과적으로 쓰일 수 있을 것으로 기대를 받고 있다.

“지금까지 대면적 디스플레이를 가공할 때는 ‘스텝&스캐닝(Step and Scanning)’ 방법을 사용해 왔습니다. 그야말로 연속성 있게 작업을 하지 못하고 스캐너가 좁은 면적을 빠르게 가공하면, 테이블이 움직이면서 다음 가공을 마치는 형태였어요. 이러한 작업 방식은 시간이 많이 걸릴 뿐 아니라 스캔한 영역의 가장자리의 이음매가 예쁘지 않았죠. 따라서 이음매 부분의 품질이 낮아지고 생산성이 떨어지는 단점이 있었습니다. 하지만 이번 연동기술을 개발한 후, 대면적에 빠른 속도로 작업을 진행할 수 있을 뿐 아니라 이음매 없이 연속적인 패턴을 만들 수 있게 됐어요.”

이제훈 박사팀이 개발한 ‘온더플라이’ 기술은 최적경로생성 알고리즘을 통해 스테이지가 연속으로 이동하며 스캐너가 위치 오차를 보정하는 방식이다. 이 박사는 이에 대해 “한 사람이 갈 지(之) 자 모양을 그리며 뛰어가야 한다고 했을 때, 지그재그로 뛰어간다면 속도와 작업효율에 만족을 기대하기 어려울 수 있습니다. 하지만 한 사람이 다른 한 사람을 업은 상태에서, 한 명은 뛰고 업힌 사람이 그 상태에서 ‘갈 지’ 자를 그린다면 작업 속도는 매우 향상되겠죠”라고 설명했다.

즉, 등에 업힌 사람이 스캐너 역할에 대한 비유이고 업고 뛰는 사람이 스테이지에 대한 비유인 것이다. 오차를 보정한다는 것은 스테이지의 다소 거친 궤적을 스캐너가 특유의 정밀함으로 메운다는 것을 의미한다.

“이러한 방식을 채택함으로써 대면적에서의 레이저 가공 품질과 가공시간을 획기적으로 개선할 수 있었어요. 연동오차를 10마이크로초(㎲)마다 새로 인식해 가공을 제어함으로써 세계 최고 수준의 정밀도를 갖게 됐죠. 생산성은 약 25% 정도 향상됐고, 고속가공이 가능하다는 점과 연속가공이 가능해 불연속 부위가 없다는 점도 큰 장점입니다. 더불어 최근에는 레이저 가공이 기계 가공을 점점 대체하고 있는 상황인데, 이번 기술 개발로 적용영역을 다변화할 수 있게 된 셈이죠.”

순수 국내기술로 이뤄낸 쾌거
▲ 대면적-고속 레이저 가공 알고리즘  ⓒ기계연

전자산업현장에서 레이저가공기술의 영역이 점차 커지고 있지만, 기존의 기술로는 늘어가는 수요를 충족시키기에 한계가 있었다. 때문에 국내뿐 아니라 전 세계적으로 이를 극복하기 위한 연구가 선진국을 중심으로 이미 진행된 바 있다.

하지만 각국은 해당 기술의 유출을 우려해 모든 과정을 블랙박스에 넣어 철저히 보안을 유지하고 있는 상태다. 때문에 이제훈 박사의 이번 연구는 초기 개념을 잡는 것에서부터 순수 국내기술로 연구를 시작해야 했다.

“사실 현재 몇몇 국내기업들이 해당 연구를 시작했지만 아직까지 성공을 못하고 있는 상황입니다. 그런데 최근 우리 연구원과 유럽회사, 그리고 미국의 제어기업 등 세 회사가 거의 비슷한 시기에 개발을 해오기 시작했어요. 학회에서 만나면 서로 기술을 비교해보기도 하면서 자극을 받고 있죠. 이번 기술은 국내에서 처음으로 개발한 것인데 앞으로 기업에 실질적으로 필요한 기술을 이전해서, 필드에 더욱 활발히 적용될 수 있도록 기술을 발전시킬 예정입니다.”

그동안 많은 연구단체에서 해당 기술을 성공시키지 못한 이유는, 최적경로생성 알고리즘을 구현하는 데 어려움을 겪었기 때문이다. 연동제어기술을 성공시키기 위해서는 알고리즘 구현 기술과 해당 알고리즘을 실질적으로 시스템에 구동하기 위한 하드웨어 제어기술이 필요하다. 하지만 알고리즘에 대한 개념 파악이 쉽지 않아 번번이 실패를 거듭하고 있던 차였다.

“알고리즘을 구현하기 위해서는 새로운 아이디어가 필요할 뿐 아니라 많은 수학적 모델링을 거쳐야 합니다. 두 가지 모두 만만치 않은 작업이죠. 국내에서는 이 단계에서 많은 어려움을 겪었어요. 하지만 우리팀은 연구를 거듭한 결과 해당 분야의 실마리를 풀었고, 현재 이에 대한 특허를 약 6개 정도 출원한 상태입니다.”

약 4년에 걸쳐 지금에 이른 이번 연구는 해외 연구결과보다 더욱 우수한 품질을 자랑하고 있어 눈길을 끈다. 한 미국 기업의 경우 지난해 말부터 제어기를 시판하고 있지만, 이제훈 박사에 따르면 알고리즘에 대한 개념이 충분히 자리 잡지 못했다.

“우리 연구팀에서 개발한 제품이 가공속도와 정밀도가 더 우수하다고 볼 수 있어요. 우리는 하드웨어 제어기술의 앞선 단계인 알고리즘 기반이 탄탄하거든요. 때문에 유연한 대처능력을 구현할 수 있죠. 상(相)은 여러 가지 모습으로 변화하는데, 알고리즘이 탄탄하게 잡혀 있으면 이에 대한 대처능력이 유연해지거든요. 현재 국내의 타 기업들에서도 우리의 알고리즘을 바탕으로 하려 합니다.”

산업융합원천기술 사업의 일환으로 시작된 이 박사팀의 이번 연구는 1단계 3년을 넘어, 현재 2단계 1차 연도를 지나고 있다. 1단계 목표인 핵심 알고리즘과 모듈 개발에 성공한 이후, 현재 2차는 전체적인 시스템을 만들어 실제 장비에도 구현하고 있는 상태다.

“성과가 좋게 나와서 기술이전에 대한 이야기가 이뤄지고 있습니다. 타 기업에서도 문의가 들어오고 있는 상태고요. 기업에서도 대면적 디스플레이와 터치패널 시장이 커지면서 연속적인 공정제어기술이 필요하다는 데 공감하고 있는 상황이에요. 면적이 점점 커지다보니 업계 종사자들은 스캐너로 대면적 공정을 하면 되지 않느냐고 하지만, 초점길이가 길어지면 정밀도는 떨어질 수밖에 없습니다. 대면적 기술은 단순히 면적을 넓게 하는 것에 의미가 있는 게 아니라 정밀도를 지금과 동일하게 구현하는 것에 의미가 있어요. 때문에 연동기술은 더욱 필요하게 되죠.”

이번 연구는 아이디어가 매우 돋보이는 연구라고 할 수 있다. 스캐너와 스테이지의 연동기술을 어떻게 자연스럽게 접목시키느냐가 관건인데, 이에 대한 해결책을 새로운 아이디어로 제시했기 때문이다.

“앞서 언급했듯, 연구에 대한 아이디어 단계부터 모든 것을 새롭게 구현해야 한다는 점이 가장 어려웠습니다. 하지만 여러 가지 요소에 대해 다양한 분야의 전문가들로부터 도움을 얻었기 때문에 시너지가 합쳐질 수 있었어요. 우리가 아이디어를 내면 연구소에서 알고리즘을 구현하고, 기업에서는 제어보드를 만드는 방식이었죠. 최근 융복합 기술이 새로운 시너지를 높이고 있는데 이번 연구 역시 그러한 일환 중 하나로 볼 수 있습니다.”

김경한 박사는 이번 연구와 관련, “개발된 ‘스테이지-스캐너 실시간 연동 제어 기술(on-the-fly)’은 기존 레이저가공 방식의 한계를 극복하는 데 큰 의미가 있다”며 “해당 기술이 성공함으로써 국내에서 디스플레이 산업체나 전자산업분야에서 요구하는 대면적의 고속정밀 가공영역에 대응할 수 있는 기술이 만들어지게 됐다. 국내 기술수준을 한 단계 끌어올리는 역할을 하고 있는 셈”이라고 이야기했다.

해당 연구결과는 스마트폰과 태블릿PC, 터치패널 가공과 연성인쇄회로기판(FPCB)의 금형 및 라우팅 공정 대체, 대형 TV 패널 가공 등 활용범위가 매우 다양할 것으로 기대되고 잇다. 더불어 생산성 향상과 제조단가 절감, 환경성 및 효율성을 동시에 충족시켜 기존의 한정된 레이저 가공시장의 벽을 뛰어넘을 것으로 평가받는다.

앞으로 기업이 연구결과를 실용화할 수 있도록 후속연구에 매진할 것이라는 이제훈, 김경한 박사는 개발된 핵심기술을 좀 더 다양한 분야에 사용할 수 있도록 탄탄한 계기를 마련하겠다며 앞으로의 포부를 밝혔다.

황정은 객원기자 | hjuun@naver.com

저작권자 2013.07.24 ⓒ ScienceTimes