포스테키안

2020 겨울호 / 최신 기술 소개

2021-01-19 113

Latest Technology – ①  
늘어나는 배터리로 작동하는 독립형 전자 장치의 개발

연신성 전자 장치 플랫폼 ⓒ포스텍 POSTECH  https://url.kr/xps7mP

여러분, 웨어러블 전자 기기에 대해 들어보셨나요? 웨어러블 기기가 만들어지기 위해서는 늘어났다 줄어들 수 있는, 연신성 전자 소자의 개발이 필요합니다. 하지만 연신성 배터리와 연신성 인쇄 회로 기판을 결합한 전자 장치는 아직 만들어지지 않았습니다. 그런데 최근 포스텍 신소재공학과 정운룡 교수, 통합과정 공민식 연구팀과 포스텍 화학과 박수진 교수, 송우진 박사(현. 충남대학교 유기재료공학과 교수) 연구팀이 늘어나는 배터리를 바탕으로 한 늘어나는 전자 기기 플랫폼의 제작에 성공했다고 합니다! 연구팀은 연신성 배터리가 들어가는 전자 장치를 제안했습니다. 기판으로 연신성 배터리를 사용하고 그 위에 회로를 인쇄한 뒤, 인쇄 회로판에서 외부와 내부 회로 또는 앞면과 뒷면의 회로를 연결하는 통로인 ‘비아 홀’을 통해 연결했는데요. 이렇게 제작한 연신성 인쇄 회로 기판을 물에 넣은 채 125% 변형을 가했는데도 LED가 안정적으로 작동되었으며, 방수 기능 또한 확인되었다고 합니다. 과거에는 회로와 배터리를 연결하기 위해 각각의 전원 장치들을 분리해야 했습니다. 하지만 이번 연구가 성공적으로 이루어지면서 회로와 배터리를 모두 얇은 필름 형태로 제작한 뒤 통합할 수 있다는 것을 증명할 수 있었습니다. 이를 활용하여 앞으로 어떤 전자 기기가 만들어질지
기대가 됩니다!

출처. 안창한, 「포스텍, 고무줄처럼 늘어나는 전자장치 개발」, 『국민일보』,
2020.10.27. http://news.kmib.co.kr/article/view.asp?arcid=0015153372&code=61122022&cp=nv

 

Latest Technology –  ②
호흡기 질환 연구의 돌파구, 미니 폐

미니 폐의 모습 ⓒArvind Konkimalla(Tata lab, Duke University)

코로나19를 일으키는 SARS-CoV-2 바이러스. 지금까지는 부검을 진행해야만 이 바이러스가 폐에 어떤 영향을 미치고 어떻게 질병을 일으키는지를 알 수 있었습니다. 그런데 최근 미국 듀크 대학의 세포 생물학자 푸루쇼타마 라오 타타 박사가 이끄는 연구진이 폐 오가노이드를 이용한 미니 폐를 개발했다고 합니다! 실제 폐의 환경과 유사하게 실험실의 환경을 조성한 뒤, 바이러스의 공격을 받은 폐의 가장 깊은 부분을 복구하는 줄기세포인 상피 2형 폐포 세포 AT2를 성장시켜 폐포를 모방했다고 하는데요. 처음에 만들어진 미니 폐에는 소의 혈청 같은 인간으로부터 유래하지 않은 성분이 포함되어 있었지만, 듀크 대학과 협력하여 순수하게 인간으로부터 유래한 성분만으로 구성된 미니 폐를 개발할 수 있었다고 합니다. 이후 연구진은 노스캐롤라이나 대학의 연구진과의 협력을 통해 미니 폐에 SARS-CoV-2를 감염시킨 뒤 유전자 활동과 화학적 신호를 관찰했습니다. 그 결과 바이러스에 감염된 미니 폐의 세포들이 주변 세포에 감염 신호를 알리는 인터페론을 생성한 뒤 스스로 사멸한다는 것을 확인했습니다. 그뿐만 아니라 미니 폐를 이용한 연구에서 인터페론의 활성도를 조절함으로써 바이러스의 복제를 늦출 수 있다는 것도 알아냈다고 합니다.
미니 폐가 호흡기 바이러스 연구에 더 널리 사용된다면 코로나19를 포함한 많은 질환의 치료법을 빠르고 효과적으로 찾을 수 있을 것이라 기대합니다.

출처. 이성규, 「코로나19 비밀 밝힐 ‘미니 폐’ 개발」, 『사이언스타임즈』, 2020.10.26.
https://www.sciencetimes.co.kr/news/%ec%bd%94%eb%a1%9c%eb%82%9819-%eb%b9%84%eb%b0%80-%eb%b0%9d%ed%9e%90-%eb%af%b8%eb%8b%88-%ed%8f%90-ea%b0%9c%eb%b0%9c/?cat=128

 

Latest Technology – ③
이제는 직접 세포 속으로 들어가 연구한다 vLUME

vLUME 작업 공간에서 수행한 뉴런 분석 ⓒ Alexandre Kitching

지금까지는 세포를 관찰할 때 주로 현미경을 이용했습니다. 그런데 만약 우리가 세포 속으로 들어가서 세포를 관찰한다면 어떨까요? 영국 케임브리지대 과학자들과 3D 이미지 분석 회사인 Lume VR Ltd가 개발한 ‘vLUME’이라는 소프트웨어를 이용하면, 연구자들이 직접 세포 속으로 들어간 것처럼 관찰할 수 있다고 합니다! 케임브리지대 화학과 스티븐 리 박사는 생물학에서 일어나는 일이 3차원으로 발생한다는 것에 주목했는데요. 초고해상도 현미경을 통해 얻은 2차원 데이터를 가상 현실을 이용해 시각화하고자 했습니다. 초고해상도 현미경에 대한 전문 지식을 가지고 있던 리 박사 팀은, 가상으로 존재하는 3D 세계인 공간 컴퓨팅과 데이터 분석 기술을 갖춘 Lume VR 팀과 협력하여 vLUME을 개발했다고 합니다! vLUME을 이용하면 가상 현실 속에서 데이터를 시각화한 뒤 이용자가 실시간으로 데이터와 상호 작용할 수 있어 문제에 대한 답을 찾는 시간이 줄어듭니다. 그뿐만 아니라 소프트웨어의 이미지 및 비디오 기능을 활용하면 자신이 발견한 것들을 전 세계 공동 작업자들과 쉽게 공유할 수 있다는 장점이 있습니다. 초고해상도 현미경으로부터 얻은 데이터가 복잡해서, 원래 과학자들이 이를 분석하는 데에 많은 시간을 들여야 했지만 vLUME을 이용하면 시간을 매우 단축할 수 있습니다. vLUME을 이용하면 세포에 대한 데이터를 지금까지와는 다른 시각에서 바라볼 수 있어, 세포 내 네트워크와 관련된 새로운 아이디어를 얻을 수 있을 것이라 예상합니다.

출처. 김병희, 「가상현실 이용해 세포 속을 걸어 다닌다?」, 『사이언스타임즈』,
https://www.sciencetimes.co.kr/news/%ea%b0%80%ec%83%81%ed%98%84%ec%8b%a4-%ec%9d%b4%ec%9a%a9%ed%95%b4-%ec%84%b8%ed%8f%ac-%ec%86%8d%ec%9d%84-%ea%b1%b8%ec%96%b4-%eb%8b%a4%eb%8b%8c%eb%8b%a4/?cat=134

 

Latest Technology – ④
스스로 성장하는 자율성장 복합지능 

기존의 인공지능은 빅데이터 기반의 방법론을 통해 지식을 학습한 뒤 사용자의 질문에 대해 응답해 주는데요. 이 경우 전체를 통찰하지는 못한다는 한계가 있었습니다. 그런데 최근 한국전자통신연구원 ETRI은 인간의 기억 메커니즘을 흉내 내 스스로 지식을 절차적으로 학습할 수 있는 자율성장 복합지능 기술을 개발했습니다! 자율성장 복합지능은 언어와 영상 등 복합 지식을 절차적으로 학습하기 때문에 질문의 목적이나 대상이 애매하더라도 알아서 지식과 답을 찾아갑니다. 또한 데이터가 소량만 존재하더라도 스스로 지식을 학습하는 특징을 가지기 때문에 인간이 학습시키지 않은 것까지 학습하여 반영할 수 있기도 합니다. 연구진은 이 기술을 이용하여 패션 코디네이터 ‘패션하우 Fashion HOW’를 개발했습니다. 사용자가 TPO, 즉 옷을 입는 시간, 장소, 상황과 관련된 문장을 입력하면 패션하우는 사용자의 의도를 파악하여 관련 의상을 제시합니다. 이때 사용자의 추가 요청 및 피드백에 따라 다른 선택지를 제공하기도 합니다. 즉, 사용자와의 대화를 인공지능이 스스로 피드백한 뒤 이를 학습 데이터로써 반영하여 개인화가 가능하다는 것이죠.
이 점에서 다른 인공지능보다 뛰어나다고 할 수 있습니다. ETRI는 세계 최초로 개발한 자율성장 인공지능의 개념을 널리 알리고 패션하우와 관련된 연구의 확산을 장려하고자 ‘2020 ETRI 자율성장 인공지능 경진대회’를 개최하였는데요. 자율성장 복합지능의 연구를 장려하여 이것이 더욱 다양한 산업에 활용되면 좋겠습니다.

출처. 박전규, 「ETRI, 자율성장 복합지능 패션코디 개발」, 『ETRI 보도자료』, 2020.10.22
 https://www.etri.re.kr/kor/bbs/view.etri?b_board_id=ETRI06&b_idx=18301