Page 14 - 송도고파루 33호

14 제33호 2019년 8월 30일 금요일 http://www.songdohs.icehs.kr

금속계의 새로운 혁명... 바일금속 자연을 베끼는 기술, 생체모방

혹시 중학교 시절 배웠던 V=IR( V : 전압, 이 연구로 인해 밝혀진 바일 금속의 특성은 본론에 들어가기에 앞서 우선, 생체모방 기술이란 무엇일까?
I : 전류, R : 저항)이라는 공식을 기억하고 있 향후 에너지 손실이 거의 없는 반도체 기기나 생체모방(biomimetics)이란 생명을 뜻하는 'bios'와 모방이나 흉내를 의미하는
는가? 이 공식을 쉽게 풀어서 말하면 전류의 송전선, 상온 초전도체를 만드는 것을 가능하 'mimesis' 이 두 개의 그리스 단어에서 따온 단어로, 이름에서 알 수 있듯이 자연에
세기는 전압에 비례하고, 저항에 반비례한다 게 만들어 줄 수 있다. 이 중 상온 초전도체 개 서 볼 수 있는 디자인적 요소들이나 생물체의 특성들의 연구 및 모방을 통해 인류의
는 것이다. 이는 과학의 전기적 분야의 가장 발에 성공하게 된다면 첫 번째로 전자 기기의
과제를 해결하는 데 그 목적이 있다. 생체 모방 기술의 다양한 예시로는 도꼬마리
기본적인 공식인 옴의 법칙으로 대부분 알고 발열이 아예 없어질 수 있다. 오늘날 사용하는
열매(혹은 엉겅퀴 씨앗)와 벨크로 테이프, 홍합과 접착제, 연잎과 방수 효과, 물총새
있을 것이다. 하지만 이 기본적인 옴의 법칙에 CPU 쿨러 같은 기기는 더 이상 사용되지 않
와 신칸센 등이 있다.
위반되는 새로운 금속이 발견되었다고 한다. 을 것이고 에너지 효율도 매우 상승하여 지금
앞서 나왔던 예시들을 더 자세하게 알아보자. 도꼬마리 열매는 아래 그림과 같이
보다 전력도 매우 적게 사용하게 될 것이다.
끝이 갈고리처럼 휘어 있는 모양이다. 이 특성에 의해 도꼬마리 열매는 사람의 옷이
두 번째로 배터리 성능이 매우 늘어날 것이다.
나 동물들에게 잘 붙을 수 있다. 우리가
현재까지 나온 핸드폰들은 아무리 배터리를
흔히 ‘찍찍이’라고 부르는 벨크로 테이프
개선하였다고 하지만 실제로 사람이 사용할
는 이러한 원리를 모방해서 만든 것이다.
때는 항상 불편함을 겪는다. 게다가 스마트폰
한 쪽에는 작은 갈고리를, 반대쪽에는 그
은 현대 사람들의 필수품이기 때문에 사람들
갈고리에 잘 걸릴 수 있는 소재를 사용하
은 스마트폰의 배터리를 걱정하고 무거운 보
여 다양한 상황에서 쓰일 수 있게 만들어
조배터리를 들고 다니는 경우도 있다. 상온 초
졌다.
전도체의 개발은 배터리 용량을 매우 개선시
▲ 바일 금속의 사진 [출처 : ytn 사이언스] 그 다음 알아볼 것은 홍합이다. 홍합은 아래 그림과 같이
키고 충전 속도조차 매우 개선시킬 것이기 때
이번 김지훈 포스텍 물리학과 교수팀은 김 문에 이러한 사람들의 걱정을 덜어줄 것이다. 족사라는 물질을 통해 거친 파도에도 서식하는 바위에서
헌정 대구대 교수와 공동으로 ‘바일 금속 세 번째로 전력생산량도 어마어마하게 증가할 떨어지지 않는다. 홍합 하나가 분비하는 족사의 양으로 약
(BiSb)표면에서 나타나는 독특한 전자의 움직 수 있다. 기존의 화력발전 시스템에서 상온 초 125kg의 무게를 들어올릴 수 있다. 홍합 접착제는 단백질
임은 옴의 법칙으로는 설명할 수 없는 현상임 전도체만 사용하게 된다면 에너지 변환률이 기반이므로 몸의 면역반응을 일으키지 않아 인체에 해가 없
을 규명해 발표했다. 이 바일 금속이 발견되기 매우 상승하기 때문에 현재의 수 배에 해당하
고 수분이 있어도 강력한 접착력을 유지한다는 장점을 가지
전 모든 금속들은 금속의 종류나 모양 등에 따 는 전력공급이 가능하게 될 것이다
고 있다.
라 전류의 흐름이 방해되었다. 하지만 이번 연 바일 금속의 발견은 오랫동안 이어져 온 옴
구는 바일 금속은 전압을 걸어주더라도 내부 의 법칙을 깨는 혁신적인 발견이다. 이 금속은
에 전자가 이동하는 통로가 형성돼 통로 내부 전자 기기의 발열을 줄 것이고 배터리 성능을 앞서 나온 예시들뿐만 아니라 다양한 분야에서 생체 모방
에 저항을 받지 않고 전류가 흐른다는 것을 밝 높여줄 것이며, 전력생산량도 어마어마하게 기술은 사용되고 있다. 따라서 생체 모방 기술은 미래에 인간들이 더욱 편리하게 사
혀냈다. 이 연구는 매우 사소해 보일지도 모르 증가시키는 데 도움이 될 것으로 예상된다. 바 는 데 도움이 될 기술이 될 것으로 예상된다.
지만, 교과서의 내용이 바뀔 수도 있을 정도로 일 금속은 이 밖의 다양한 분야에서도 사람들
중대한 발표이다. 에게 도움을 줄 것이다. < 파루 9기 임상우 기자 >
< 파루 9기 임상우 기자 >

차지 못하는 축구공, Fullerene에 대하여 알아보자 과거를 복원하다

누구나 한 번 쯤은 축구공을 차보고 만져본 기억이 있을 것이다. 그 기억들을 가진 사람들은 마지막 빙하시대를 벗어나고 있던
자연스레 검정색의 정오각형과 흰색의 정육각형이 교차하며 만나는 깎은 정이십면체를 떠올 지구에는 울리 매머드, 스텝 들소,
린다. 그런데 이 맨눈으로 볼 수도 없고, 더구나 공처럼 가지고 놀지도 못하지만 축구공의 모 검치호랑이 등 대형 포유류들이 등
양을 꼭 빼 닮은 ‘실험실의 축구공’이라고 불리는 물질이 있다. 바로 순수한 탄소만으로 이루 장하기 시작했다. 하지만 지금으로
어진 탄소화합물 중 ’풀러렌(Fullerene)’이라는 물질이다. 부터 약 1만 2800년 전 지구의 평
풀러렌은 세 명의 과학자, 로버트 컬, 하롤 균 기온이 급격히 낮아지며 이어진
드 크로토, 리차드 스몰리에 의하여 1985년 1200년간의 한파 동안 울리 매머드
에 처음 발견된 분자이다. 하지만 그들이 처 는 모두 멸종했다. 하지만 러시아와
음에 집중했던 물질은 ‘흑연’이었다. 흑연 일본 과학자들이 2만 8000년 전 살
방추체 형성 과정을 연역해 나갈 수 있다고
은 탄소 원자가 육각형 모양으로 서로 연결 았던 울리 매머드의 화석으로부터 세포 움직
밝혔으며 또 다른 연구자인 케이 미야모토
돼 만들어진다. 그런데 여기에 레이저를 쏘 임을 복원해 내는데 성공했다.
연구원은 오랜 과정을 통해 매머드 세포 움
자, 흑연에 있던 탄소 원자가 불에 탄 숯처럼 지난 2011년 러시아 북부의 영구동토에서
직임을 확인하였으며 다음 단계는 세포 분열
번쩍 타올랐다. 레이저가 지나간 자리에 남아 있던 그을음에서 바로 이 물질이 발견되었다. 순 발견된 것으로 추정되는 울리 매머드의 화석은
을 관찰하는 것이라고 밝혔다.
간적으로 엄청난 에너지를 받아 만들어진 기체 상태의 탄소 원자가 공기 중에서 급격히 온도가 피부와 뼈, 근육, 털 등이 거의 온전한 상태로
과학계는 러시아, 일본 연구팀의 이번 연구
낮아지면서 생겨난 것이다. 발견되었으며 유카라는 이름이 붙여졌다. 연구
결과를 매머드를 복원하는 연구 과정에 있어
탄소 화합물들이 같은 탄소 원자로 이루어져 있다고 하더라도, 원자의 결합 방식이나 개수가 팀은 유카의 화석에서 채취한 조직을 핵 치환
아주 중요한 분기점으로 있다. 또한 양질의
달라지면서 다이아몬드와 흑연처럼 전혀 다른 분자가 되는 것같이, 풀러렌 역시 다이아몬드와 방식을 적용하여 세포핵 분열 직전의 움직임을
DNA와 진화된 기술이 확보된다면 울리 매머
흑연처럼 다른 구조와는 전혀 다른 방식으로 원자가 결합되어 있다. 풀러렌의 이런 특징을 이 관찰해냈다. 핵을 제거한 난자에 다른 체세포
드를 복제하거나 기존의 코끼리와 울리 매머
용해 안쪽에 비어있는 공간을 활용해 다른 분자를 집어넣거나 표면을 변화시켜 새로운 물질을 에서 분리한 핵을 넣어 복제 수정란을 만들어
드의 혼합종을 탄생시키는 일이 가능할 것이
찾는 연구에 적극 활용되고 있다. 최근에는 에이즈 치료 약 개발에도 풀러렌 화합물을 쓰기도 내는 핵치환 방식은 핵을 제공한 개체와 유전
라고 보고 있다. 더 멀리 본다면 유전자 가위
하였다. 자가 동일한 동물을 만들어 낼 수 있다. 연구팀
기술을 통해 기존의 코끼리에게 울리 매머드
풀러렌을 발견한 과학자 해리 크로토는 1996년에 노벨상을 받았다. 그래핀을 분리한 안드레 은 유카로부터 채취한 세포핵과 유사한 조직
의 유전자를 부여해 추운 시베리아 지역에서
가임과 콘스탄틴 노보셀로프는 2010년 노벨상을 수상했다. 즉, 새로운 탄소 구조의 발견은 그 을 핵을 제거란 쥐의 난자에 주입하였다.
도 살 수 있도록 유전적 능력을 부여하는 것
야말로 해당 분야 최대 관심사라고 볼 수 있다. 최근에는 슈왈차이트라는 화합물도 발견되면서 그리고 연구팀은 이 과정을 통해 조직들이
을 통해 1만 여 년 전의 시베리아 생태계 복원
탄소 구조의 발견에 대한 관심도 많아졌다. 이와 같이 발견에 관심을 기울여 그 발견을 상업화 생체 활동을 하고 있다는 흔적을 발견했다.
까지 가능하다고 보고 있어 그 귀추가 주목되
시켜 미래과학에 효율적이게 쓰이도록 하면 미래 과학의 좀 더 빠른 발전을 볼 수 있을 것이라 연구에 참여한 일본의 과학자 아키라 아리
고 있다.
고 생각한다. 타니 박사는 CNN과의 인터뷰를 통해 연구
< 파루 9기 문건 기자 > < 파루 9기 문준호 기자 >
를 통해 발견한 세포핵 안의 움직임을 통해