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#1. 사람 눈 닮은 로봇 눈 - 생체모방 로봇 눈 개발
로봇에게 사람과 똑같은 눈을 만들어 줄 수 있을까. 카메라에 쓰는 렌즈는 유리 렌즈가 앞뒤로 움직이면서 초점을 맞춘다. 이와 달리 사람의 눈은 수정체를 움직이는 근육인 모양근이 수축하거나 이완해 초점을 맞춘다. 근육으로 수정체의 곡률을 바꿔 초점을 맞추기 때문에 사람의 눈은 수정체를 앞뒤로 움직이거나 수정체를 여러 개 쓸 필요가 없다.
이연정 경북대 전자공학부 교수는 사람의 눈과 같은 원리로 작동하는 생체모방 로봇 눈을 개발했다. 이 로봇 눈은 수정체 역할을 하는 겔형 소프트렌즈와 모양근 역할을 하는 근육형 형상기억합금 구동부로 이뤄져 있다. 겔형 소프트렌즈는 콘택트렌즈나 인공 수정체의 재료로 쓰는 합성고분자 소재로 만들었으며, 빛 투과율이 97%가 넘는다. 이 둘레에는 형상기억합금으로 만든 구동부가 결합돼 있다. 구동부가 소프트렌즈를 밀거나 당겨 초점을 조절할 수 있다.
이처럼 실제 눈의 원리를 이용한 로봇 눈을 개발한 것은 이 교수팀이 세계 최초다. 기존의 로봇 눈과 비교하면 어떤 장점이 있을까. 먼저 렌즈 하나로 초점을 조절할 수 있다. 여러 개의 렌즈를 복잡하게 늘어놓을 필요가 없다. 또한 소프트렌즈를 사용하기 때문에 형틀만 바꾸면 중형 및 대형렌즈로 쉽게 만들 수 있다. 렌즈의 크기는 받아들일 수 있는 빛의 양을 의미하기 때문에 렌즈가 클수록 어두운 물체를 잘 볼 수 있다. 다만 아직은 형상기억합금의 동작 속도가 느리고 제어가 어렵다. 초점을 정확하게 조절하기 위해서는 구동부를 정밀
하게 제어하는 기술도 필요하다. 이 교수는 “재료의 성능을 개선해 구동 속도의 한계를 극복하기 위한 연구를 하고 있다”고 밝혔다. 이 연구는 로봇은 물론 디지털카메라, 스마트폰, 현미경을 비롯해 소형 렌즈가 필요한 다양한 분야에 응용할 수 있다.
현재 이 교수팀은 생체모방 로봇 눈의 성능을 개선하고 안정화시키는 연구를 진행 중이다. 여기에 쓰인 근육형 형상기억합금 구동부를 이용해 로봇을 작고 가볍게 만드는 연구도 하고 있다. 이 교수는 “연구가 완료되면 인간의 시각인지 기능을 높이기 위한 안경시스템과 지능로봇용 시각 시스템 개발을 추진할 예정”이라고 밝혔다.
#2.진짜 치아로 임플란트한다 - 줄기세포로 만든 치아
요즘 자기 치아를 온전히 보존하고 있는 사람이 몇 명이나 될까. 대부분은 아말감이나 레진, 금니로 때웠거나 아예 임플란트를 한 인공치아가 한두 개씩 있게 마련이다. 그런데 정필훈 서울대 치대 교수의 연구가 완성되면 이런 이물질(?)로 치아를 대신할 필요가 없어질지도 모른다.
정 교수는 사랑니에서 뽑아 낸 줄기세포를 이용해 치아와 턱뼈를 배양하는 기술을 개발하고 있다. 지금까지 치아와 턱뼈의 일부를 재생하는 데까지 성공한 상태다. 이 기술을 풍치로 손상된 치아에 적용하면 뽑지 않고도 망가진 잇몸조직을 재생할 수 있다. 치아를 완전하게 배양하는 데 성공한다면 현재 쓰는 임플란트 치아를 대체할 수도 있다.
정 교수는 “보철이나 인공치아 임플란트는 생체모방성이 떨어져 부작용이 많다”며 “자연치아와 동일한 구조와 기능을 하는 생체공학적 치아가 필요하다”고 밝혔다. 정 교수는 먼저 개를 이용해 줄기세포를 치아 질환 치료에 이용했을 때의 효과를 분석했다. 이를 뽑아야 할 정도로 풍치가 심하게 진행된 개의 줄기세포를 추출해 이식한 결과 치조골(치아가 박혀 있는 뼈)이 최대 80%까지 재생됐다. 치아가 제 기능을 하는 데 중요한 역할을 하는 치주인대와 백악질도 되살아나 기존의 치료법보다 안전하고 효율적임을 증명했다. 사람의 자가 줄기세포를 이용해 치아와 주변 조직을 재생할 가능성을 보여 준 셈이다.
비슷한 연구가 일본 도쿄이과대 연구팀에게서 나온 적이 있다. 지난 2009년 도쿄이과대 연구팀은 쥐 배아조직을 이용해 치아를 배양하는 방법을 개발했다. 그러나 배아줄기세포는 얻기 힘들 뿐더러 윤리적 문제가 생길 수 있다.
정 교수는 사람들이 뽑아서 버리는 사랑니 조직에서 성체줄기세포를 분리해 사용했다. 성체줄기세포는 배아줄기세포에 비해 얻기 쉽고 윤리적 문제가 없다. 또한 사람의 치아에서 얻을 수 있는 성체줄기세포 세 가지는 일반 줄기 세포의 군락형성능력, 자가재생성, 지방이나 뼈 조직으로 분화되는 능력을 그대로 지니고 있다. 이 줄기세포를 일정한 모양의 틀에 붙여 배양하면 원하는 치아나 턱뼈 모양을 만들 수 있다.
이 연구는 손상된 치아로 인한 환자의 고통과 의료비 지출을 줄일 수 있을 전망이다. 정 교수는 “이 기술을 다른 신체 장기의 재생 방법에 응용한다면 파급 효과가 클 것”이라고 전망했다. 현재 정 교수팀은 이렇게 배양한 치아와 턱뼈를 임상에 적용하기 위한 연구를 하고 있다.
로봇에게 사람과 똑같은 눈을 만들어 줄 수 있을까. 카메라에 쓰는 렌즈는 유리 렌즈가 앞뒤로 움직이면서 초점을 맞춘다. 이와 달리 사람의 눈은 수정체를 움직이는 근육인 모양근이 수축하거나 이완해 초점을 맞춘다. 근육으로 수정체의 곡률을 바꿔 초점을 맞추기 때문에 사람의 눈은 수정체를 앞뒤로 움직이거나 수정체를 여러 개 쓸 필요가 없다.
이연정 경북대 전자공학부 교수는 사람의 눈과 같은 원리로 작동하는 생체모방 로봇 눈을 개발했다. 이 로봇 눈은 수정체 역할을 하는 겔형 소프트렌즈와 모양근 역할을 하는 근육형 형상기억합금 구동부로 이뤄져 있다. 겔형 소프트렌즈는 콘택트렌즈나 인공 수정체의 재료로 쓰는 합성고분자 소재로 만들었으며, 빛 투과율이 97%가 넘는다. 이 둘레에는 형상기억합금으로 만든 구동부가 결합돼 있다. 구동부가 소프트렌즈를 밀거나 당겨 초점을 조절할 수 있다.
이처럼 실제 눈의 원리를 이용한 로봇 눈을 개발한 것은 이 교수팀이 세계 최초다. 기존의 로봇 눈과 비교하면 어떤 장점이 있을까. 먼저 렌즈 하나로 초점을 조절할 수 있다. 여러 개의 렌즈를 복잡하게 늘어놓을 필요가 없다. 또한 소프트렌즈를 사용하기 때문에 형틀만 바꾸면 중형 및 대형렌즈로 쉽게 만들 수 있다. 렌즈의 크기는 받아들일 수 있는 빛의 양을 의미하기 때문에 렌즈가 클수록 어두운 물체를 잘 볼 수 있다. 다만 아직은 형상기억합금의 동작 속도가 느리고 제어가 어렵다. 초점을 정확하게 조절하기 위해서는 구동부를 정밀
하게 제어하는 기술도 필요하다. 이 교수는 “재료의 성능을 개선해 구동 속도의 한계를 극복하기 위한 연구를 하고 있다”고 밝혔다. 이 연구는 로봇은 물론 디지털카메라, 스마트폰, 현미경을 비롯해 소형 렌즈가 필요한 다양한 분야에 응용할 수 있다.
현재 이 교수팀은 생체모방 로봇 눈의 성능을 개선하고 안정화시키는 연구를 진행 중이다. 여기에 쓰인 근육형 형상기억합금 구동부를 이용해 로봇을 작고 가볍게 만드는 연구도 하고 있다. 이 교수는 “연구가 완료되면 인간의 시각인지 기능을 높이기 위한 안경시스템과 지능로봇용 시각 시스템 개발을 추진할 예정”이라고 밝혔다.
#2.진짜 치아로 임플란트한다 - 줄기세포로 만든 치아
요즘 자기 치아를 온전히 보존하고 있는 사람이 몇 명이나 될까. 대부분은 아말감이나 레진, 금니로 때웠거나 아예 임플란트를 한 인공치아가 한두 개씩 있게 마련이다. 그런데 정필훈 서울대 치대 교수의 연구가 완성되면 이런 이물질(?)로 치아를 대신할 필요가 없어질지도 모른다.
정 교수는 사랑니에서 뽑아 낸 줄기세포를 이용해 치아와 턱뼈를 배양하는 기술을 개발하고 있다. 지금까지 치아와 턱뼈의 일부를 재생하는 데까지 성공한 상태다. 이 기술을 풍치로 손상된 치아에 적용하면 뽑지 않고도 망가진 잇몸조직을 재생할 수 있다. 치아를 완전하게 배양하는 데 성공한다면 현재 쓰는 임플란트 치아를 대체할 수도 있다.
정 교수는 “보철이나 인공치아 임플란트는 생체모방성이 떨어져 부작용이 많다”며 “자연치아와 동일한 구조와 기능을 하는 생체공학적 치아가 필요하다”고 밝혔다. 정 교수는 먼저 개를 이용해 줄기세포를 치아 질환 치료에 이용했을 때의 효과를 분석했다. 이를 뽑아야 할 정도로 풍치가 심하게 진행된 개의 줄기세포를 추출해 이식한 결과 치조골(치아가 박혀 있는 뼈)이 최대 80%까지 재생됐다. 치아가 제 기능을 하는 데 중요한 역할을 하는 치주인대와 백악질도 되살아나 기존의 치료법보다 안전하고 효율적임을 증명했다. 사람의 자가 줄기세포를 이용해 치아와 주변 조직을 재생할 가능성을 보여 준 셈이다.
비슷한 연구가 일본 도쿄이과대 연구팀에게서 나온 적이 있다. 지난 2009년 도쿄이과대 연구팀은 쥐 배아조직을 이용해 치아를 배양하는 방법을 개발했다. 그러나 배아줄기세포는 얻기 힘들 뿐더러 윤리적 문제가 생길 수 있다.
정 교수는 사람들이 뽑아서 버리는 사랑니 조직에서 성체줄기세포를 분리해 사용했다. 성체줄기세포는 배아줄기세포에 비해 얻기 쉽고 윤리적 문제가 없다. 또한 사람의 치아에서 얻을 수 있는 성체줄기세포 세 가지는 일반 줄기 세포의 군락형성능력, 자가재생성, 지방이나 뼈 조직으로 분화되는 능력을 그대로 지니고 있다. 이 줄기세포를 일정한 모양의 틀에 붙여 배양하면 원하는 치아나 턱뼈 모양을 만들 수 있다.
이 연구는 손상된 치아로 인한 환자의 고통과 의료비 지출을 줄일 수 있을 전망이다. 정 교수는 “이 기술을 다른 신체 장기의 재생 방법에 응용한다면 파급 효과가 클 것”이라고 전망했다. 현재 정 교수팀은 이렇게 배양한 치아와 턱뼈를 임상에 적용하기 위한 연구를 하고 있다.
