- 스스로 주변 환경 인지하여 성장 방향 변경 가능...탐사 로봇으로의 활용 기대
- 논문, SCI급 국제학술지 'PNAS' 게재
[위즈뉴스] 살아있는 생물처럼 성장하면서 주변 환경을 스스로 인지하여 성장 방향을 바꾸는 인공 물질 시스템이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
서울대는 4일, 공과대학 기계공학부 김호영 교수와 재료공학부 선정윤 교수, 아주대 기계공학과 하종현 교수, 가천대 기계-스마트-산업공학부 박근환 교수로 구성된 공동연구팀이 버섯의 성장을 모사한 인공 물질 시스템을 개발했다고 밝혔다.
이번 연구 성과를 담은 논문은 SCI급 저명 국제학술지 '미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences, PNAS, IF=12.779)' 1월 3일자에 게재됐다.
논문명은 'Plant cell-like tip-growing polymer precipitate with structurally embedded multistimuli sensing ability'이며, 서울대 김호영 교수와 선정윤 교수, 가천대 박근환 교수가 교신저자로, 서울대 박찬진 연구원이 제1저자로 참여했다.
"사람 접근이 힘든 극한 환경 탐사 로봇 등으로 활용 가능"
공동연구팀은 "이번에 개발된 인공 물질 시스템은 사람이나 컴퓨터와 같은 외부 개입 없이도 스스로 성장 방향을 바꿔가며 주변 환경을 탐사하고, 물질을 이송할 수 있어 향후 사람의 접근이 힘든 극한 환경을 탐사하는 로봇으로 활용될 수 있다"고 밝혔다.
많은 생물들은 성장하면서 외부의 자극을 감지하여 스스로 성장 방향을 바꾸는 특성을 보인다.
식물들은 빛의 방향을 인지해 빛을 향해 성장하고, 버섯을 만드는 곰팡이는 영양분이 많은 곳을 탐지해 양분이 풍부한 쪽으로 성장한다. 식물은 광합성을 통해 에너지를 만들고, 곰팡이는 주변 환경의 영양분을 통해 증식한다.
이러한 주변 환경을 스스로 감지해 성장 방향을 바꾸는 특성은 생물의 생존에 필수불가결한 요소이다.
식물에서 관찰되는 화분관, 뿌리털 등의 세포와 곰팡이의 균사는 모두 성장이 끝 부분에서만 일어난다. 이렇게 성장이 세포의 끝 부분에서만 일어나기 위해서는 특정 조건이 동시에 만족되어야 하는데, 공동연구팀은 고분자 용액의 비용매 유도 상분리 현상(Non-solvent Induced Phase Separation, NIPS)을 이용해 해당 조건들을 동시에 만족하고 그 결과 말단 성장을 모사할 수 있는 인공 물질 시스템을 개발했다.
끝 부분에서만 성장하는 고분자 용액 기반 시스템은 성장 중에 빛, 접촉, 중력과 같은 외부 자극을 스스로 인지해 성장 방향을 바꾸는 성질을 보였다.
공동연구팀은 기존의 외부 자극에 반응하는 시스템들이 모두 카메라 등을 이용해 주변 환경의 인지 이후 컴퓨터로 계산된 동작을 하는 반면, 개발된 물질 시스템은 구조적 특성상 인지 및 연산 과정 없이도 외부 자극에 반응할 수 있다고 밝혔다.
공동연구팀은 개발된 인공 물질 시스템을 다른 물질을 이송하는 관으로 사용할 수 있다고 밝혔다.
공동연구팀은 또, 전도성이 있는 액체금속을 이송하여 끊긴 회로를 연결하는 성장하는 전선으로 사용하거나, 물속에서도 물과 잘 섞이는 다른 액체를 유출 없이 수송하는 결과를 보였다고 밝혔다.
