◇ 韓 연구팀, 양자현상 거시세계서 관측

기초과학연구원(IBS)은 박혁규 첨단연성물질연구단 연구위원(울산과학기술원·UNIST 물리학과 교수)과 쯔비 틀러스티 그룹리더(UNIST 물리학과 교수) 연구팀이 양자역학적 현상인 ‘준입자’를 거시세계에서 관측하는 데 성공했다고 27일 밝혔다. 연구성과는 국제 학술지 네이처 피직스에 이날 게재됐다.

물리학은 물체들이 고전역학의 규칙에 따라 움직이는 거시세계, 원자나 전자처럼 작은 입자들이 양자역학의 규칙에 따라 움직이는 미시세계로 세상을 나눈다. 한 공간에 있어도 세계의 크기에 따라 적용되는 규칙이 서로 다르다. 미시세계는 원자 지름인 0.1나노미터, 즉 100억 분의 1미터 정도의 크기를 갖는다.

연구팀은 준입자 현상이 마이크로미터(100만분의 1미터) 단위의 크기를 갖는 물질에서도 일어난다는 사실을 실험을 통해 새로 발견했다. 일상세계에 비하면 여전히 작지만 미시세계에 비하면 충분히 크고 정밀한 관측 기술을 통해 눈으로 볼 수 있는 거시세계에 속하는 물질이다. 연구팀은 ‘포논’ ‘플랫밴드’ 등 다른 양자 현상도 관측해냈다.

◇ 전남대 연구팀 '뇌졸중 예후 예측' 인공지능 기술 개발

전남대학교 연구팀은 26일 뇌졸중 예후를 예측하는 인공지능 기술을 개발했다고 밝혔다.

신경과 최강호 교수, 핵의학과-인공지능융합학과 김자혜 교수, 인공지능융합학과 김두영 석사과정생 등으로 구성된 연구팀은 딥러닝 기술을 활용해 급성 허혈성 뇌졸중 환자의 향후 1년 내 주요 심뇌혈관 사건 위험도와 시점을 예측해 냈다.

딥러닝은 인공지능이 스스로 외부 데이터를 조합, 분석하여 학습하는 기술을 뜻한다.

이번 연구는 임상의가 개별 환자의 위험성을 예측해 볼 수 있는 오픈소스 모델을 개발해 활용도를 높였다는데 중요한 의미가 있다고 연구팀은 설명했다.

◇ 한양대·KIST 연구팀, 리튬금속전지 초다공성 분리막 개발

한양대는 화학공학과 염봉준 교수와 한국과학기술연구원(KIST) 소프트융합소재연구센터 손정곤 책임연구원팀이 리튬금속전지용 초다공성 분리막을 개발했다고 27일 밝혔다. 

해당 기술은 전지의 안정적인 고속 충·방전을 가능하게 하고 긴 수명을 확보할 수 있어 향후 이차전지에 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 리튬금속전지의 용량은 현재 상용화된 리튬이온전지 음전극의 10배가 넘어 차세대 이차전지로 주목받고 있다. 하지만 충·방전 과정에서 리튬 표면에 돌기가 형성돼 전지 성능을 저하한다는 단점이 있다. 

공동 연구진은 이러한 문제를 해결하기 위해 매우 높은 공극률을 갖는 분리막을 개발했다.

◇ 포스텍 연구팀, 스마트 콘택트렌즈 개발

최근 녹내장의 안압 측정 및 안약 투여를 관리해주는 안압 센서와 약물전달시스템이 통합된 무선구동 '스마트 콘택트렌즈' 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

포스텍 신소재공학과 한세광(사진) 교수, 김태연(사진) 박사 연구팀은 녹내장의 안압 진단 센서 및 안압 조절용 유연성 약물전달시스템이 장착된 무선 구동 테라노스틱(theranostic) 스마트 콘택트렌즈를 개발했다고 26일 밝혔다.

이번에 연구팀이 개발한 스마트 콘택트렌즈는 금 할로우(hollow) 나노와이어 기반 고민감도 안압 센서, 유연성(flexible) 약물전달시스템, 무선 전력-통신 시스템뿐만 아니라 녹내장의 안압 모니터링·제어를 위한 집적 회로 칩이 정밀하게 통합돼 있다. 특히, 금 할로우 나노와이어 기반 안압 센서는 높은 민감도, 화학적 안정성과 생체 적합성을 보여준다.

◇ KAIST ‘라이보’ 로봇, 거침없이 해변 달린다

KAIST는 기계공학과 황보제민 교수 연구팀이 모래와 같이 변형하는 지형에서도 민첩하고 견고하게 보행할 수 있는 사족 로봇 제어기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

황보 교수 연구팀은 모래와 같은 입상 물질로 이루어진 지반에서 로봇 보행체가 받는 힘을 모델링하고, 이를 사족 로봇에 시뮬레이션하는 기술을 개발했다. 또한 사전 정보 없이도 다양한 지반 종류에 스스로 적응해가며 보행하기에 적합한 인공신경망 구조를 도입해 강화학습에 적용했다.

강화학습은 임의의 상황에서 여러 행동이 초래하는 결과들의 데이터를 수집하고 이를 사용해 임무를 수행하는 기계를 만드는 학습 방법이다. 이때 필요한 데이터의 양이 많아 실제 환경의 물리 현상을 근사하는 시뮬레이션으로 빠르게 데이터를 모으는 방법이 널리 사용되고 있다.

◇ AI가 설계한 단백질, 박테리아도 죽일 수 있다

인공지능(AI)이 설계한 항미생물 단백질이 박테리아를 파괴할 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 인공 단백질을 설계한 AI는 딥러닝 언어 모델이지만, 향후 의약품 개발에도 활용될 수 있다는 가능성이 제기됐다.

미국 캘리포니아주의 생명공학 스타트업 ‘프로플루언트 바이오(Profluent Bio)’의 최고경영자(CEO) 알리 마다니 연구팀은 AI를 이용한 인공 단백질 염기서열 설계 논문을 26일 국제 학술지 ‘네이처 바이오테크놀로지’에 발표했다.

단백질 설계 실험에 사용된 AI는 ‘프로젠(ProGen)’이라는 딥러닝 언어 모델이다. 원래 프로젠은 단어를 문법과 의미에 맞게 배열해 정확한 자연어 문장을 만드는 목적으로 사용됐다.

연구팀은 프로젠에게 단어를 배열하는 것 대신 단백질을 구성하는 중요 성분인 아미노산 염기서열을 학습시켰다. 연구팀의 실험 결과, AI가 제안한 대로 만든 인공 단백질의 아미노산 서열은 자연적으로 생성된 단백질과 최소 72.6% 같은 것으로 나타났고, 모양은 똑같았다.

◇ ‘3D 프린터’로 차세대 소형원전 안전성 높이는 기술 나왔다

한국원자력연구원은 강석훈 재료안전기술개발부 책임연구원팀이 3D 프린팅에 활용할 수 있는 SMR 압력용기용 금속 분말 소재를 개발했다고 26일 밝혔다. 류호진 한국과학기술원(KAIST) 교수팀과 금속 분말 소재 전문 제조 기업인 하나에이엠티도 개발에 참여했다.

3D 프린팅 기술을 이용하면 원자로와 같이 구조가 복잡하면서 정밀한 가공이 요구되는 부품을 이음새 없이 설계‧제조할 수 있다. 연구팀이 개발한 건 SMR 압력용기 소재를 만들 수 있는 3D 프린팅 전용 금속 분말이다.

연구팀은 수십 마이크로미터(㎛) 크기의 3D 프린팅용 미세 분말을 제조했다. 여기에 분말을 방사하는 노즐을 소용돌이 형태로 만들어 분사 중에 분말 크기를 미세하게 제어할 수 있도록 해 유동성도 개선했다.

◇ 기초지원연, 고성능 NDR 소자 개발… “기존 제품보다 성능 1000배 개선”

국내 연구진이 차세대 전자회로 핵심 부품인 ‘음성미분저항(NDR) 소자’ 성능을 한층 더 끌어올리는 데 성공했다. NDR은 전압이 증가할 때 전류가 감소하는 독특한 물리적 현상으로 최근 이 현상을 활용한 전자회로 부품 개발이 각광받는 추세다. 이번 개발로 고주파통신기기, 방송기기에 들어가는 마이크로파 발진기·증폭기를 비롯해 다양한 고성능 전자제품 상용화에 가속도가 붙을 것으로 보인다.

한국기초과학지원연구원은 25일 윤형중 소재분석연구부장 연구팀이 유호천 가천대 전자공학과 교수 연구팀과 함께 ‘p-n 접합 NDR 반도체 소자’를 구현하는 데 성공했다고 밝혔다.

기존 NDR 소자는 제작 과정이 복잡하고 초저온 환경에서 만들어야 하는 등 만들기가 까다로웠다. 또 소자에 흘려보낼 수 있는 전류가 너무 적어 전기 신호에 노이즈가 끼는 등 성능이 좋지 않았다.

이에 연구팀은 산화아연과 실리콘을 접합한 형태의 NDR 소자를 개발해냈다. 이렇게 하면 전기 신호를 원활히 전달하기에 충분한 전류가 소자 내부에서 큰 저항 없이 이동할 수 있다.

◇ 전기로 '짠맛' 더해주는 숟가락...日서 올해 출시 전망

나트륨 섭취를 줄이면서도 일반식처럼 짠맛을 그대로 느낄 수 있는 숟가락과 그릇이 올해 말 출시될 전망이다.

데일리메일 등 외신에 따르면 일본 미야시타 호메이 메이지대학과 주류업체인 기린홀딩스는 미세 전류를 이용해 짠맛을 진하게 내는 독자 기술을 개발했다.

핵심은 인체에 무해한 미세 전류를 활용해 식품 맛에 변화를 주는 '전기 미각' 기술이다. 사용자가 숟가락을 사용하는 순간 숟가락 끝에서 입으로 미세한 전류가 흐른다. 이 전류가 '짠맛'의 근원인 나트륨 이온을 강화해 준다.

이를 통해 음식에 같은 양의 소금을 넣고도 짠맛을 1.5배 향상시킬 수 있다. 라면이나 수프, 된장국 등에 이전보다 소금을 적게 넣더라도 짠맛은 이전처럼 유지할 수 있다는 것이 연구팀 설명이다.

◇ KIMS, 오염물질 제거 탁월 세라믹 분리막 제조 신기술 개발

한국재료연구원(KIMS)은 세라믹재료연구본부 송인혁 박사 연구팀이 폐수처리 과정의 오염물질 제거 효과가 탁월한 '세라믹 압출 공정 및 졸겔 코팅 공정에 의한 한외여과급 세라믹 분리막 제조 기술'을 개발하고, ㈜파인텍에 기술이전했다고 27일 밝혔다.

'한외여과(ultrafiltration)'는 막 분리 기술의 하나로, 1~100㎚(나노미터)인 용질을 분리하기 위한 여과 방법이다. 이번에 이전한 기술은 '10㎚급 기공 구조를 가지는 한외여과 세라믹 분리막 제조 기술'이다.

일반적인 고분자 분리막은 열적·화학적 안정성이 낮아 응용 범위가 제한된다는 단점이 있지만, 송인혁 박사팀이 개발한 세라믹 분리막은 이러한 단점을 모두 보완한 새로운 압출형 분리막이다.

새로운 압출형 분리막은 반도체·전자산업용 폐수처리를 1차 목표로 개발했으며, 제조 전 공정에 요구되는 산업용수를 목표 수질에 알맞게 공급할 수 있다.