“저 친구는 제어가 안 되는군”이라는 말과 같이 제어라는 용어는 일상적인 대화에서도 흔히 사용되는 단어이다. 또한, 고대 그리스(약 BC 270년경)의 한 문헌에 물시계의 유량 제어기법을 도입한 기록이 남아 있을 정도로 제어의 역사는 오래됐다. 이후 19세기에 이르러 제어장치 설계를 위해 수학적 기법이 도입되면서 제어공학의 학문적 체계화가 이뤄졌으며, 근대 산업화와 자동화에 크게 공헌했다. 또한, 제어공학은 현대 산업에서도 여러 분야의 기반 기술로 큰 역할을 하고 있다. 즉, 제어공학은 종합 학문적인 성격이 아주 강하다. 특히 최근에는 학문이 융복합하는 추세로, 제어공학은 여러 분야가 톱니바퀴처럼 잘 맞아 돌아갈 수 있도록 하는데 아주 큰 역할을 하고 있다. 서로 이질적인 복잡계를 효율적으로 제어하기 위해 제어공학은 오래전부터 많은 방법론을 제시해왔다. △회로 이론 △동역학 △전자회로 △전자기학 등에 등장하는 다양한 시스템에 피드백을 사용해 그 성능을 높이는 것이 제어공학의 가장 큰 목표다. 막연하게 일컬어지던 시스템과 성능이라는 것이 제어공학에서는 수학적으로 표현되며, 시스템의 설계 과정도 어떤 과목보다 수학에 많이 의존한다. 이 때문에 많은 학생이 어려워

우리는 눈을 통해 사물을 본다. 3차원 사물은 하나의 상, 즉 사진으로 맺히는 과정을 거친다. 바늘구멍 카메라를 떠올려보자. 안이 검은 상자에 빛이 들어오도록 작은 구멍을 뚫어두면, 신기하게도 박스 안에 있는 구멍의 반대 면에 예쁜 상이 맺힌다. 이것은 우리가 있는 빛의 공간에서 바늘구멍만 관통하는 특정한 빛다발만을 모아 보면서 생기는 현상이고, 3차원 물체의 공간 좌표계가 2차원 사진의 좌표계로 바뀌는 과정이다. 이 과정은 흥미롭게도 수학적으로 표현할 수 있다.3차원에서 2차원으로 사물에서 사진이 되는 관계를 역으로 계산할 수 있다면 어떨까? 사진만으로 3차원 사물의 모양을 알 수 있지 않을까? 답은 다시점 사진을 이용한 방법에 있다. 같은 물체를 다시점, 즉 서로 다른 각도에서 보면 거리를 파악할 수 있는 것이다. 이런 기법은 우리가 보는 물체의 복원뿐만 아니라, 다중 인공위성 기반의 GPS 기술이나 천체의 거리를 파악하는 데도 쓰이고, 로봇이 어느 방향으로 얼마만큼 움직였는지도 알 수 있게 해준다. 수많은 동물의 눈이 두 개인 것도 거리를 파악하고, 시야를 넓히기 위한 연유다.그럼 어떻게 사진으로 3차원 모양을 복원할까? 길을 가다 본 멋진 꽃을 카메라

합성생물학과 세포 프로그래밍합성생물학이라고 하면, 많은 사람이 소설 ‘프랑켄슈타인’의 아담처럼 여러 조직이 흉측하게 결합한 창조물을 떠올리곤 한다. 인공적인 냄새가 물씬 나는 ‘합성’과 자연에 존재하는 ‘생물’, 두 단어의 조합이 이질적으로 느껴지는 탓이다. 그러나 우리가 말하는 합성이란 DNA, RNA, 단백질과 같이 생물을 구성하는 블록들을 합리적 설계에 기반해 재구성하는 기계공학적 접근을 의미한다. 불과 10여 년까지만 해도 합성생물학은 가능성을 타진하는 단계에 있었다. 복잡한 회로와 생화학 반응을 속속들이 이해하고 예측하는 일이 어려웠기 때문이다. 하지만 오늘날에는 유전 정보가 담긴 DNA와 RNA를 자유자재로 읽고, 쓰고, 자르고, 붙임으로써 다양한 생명 현상을 기능적 모듈로 △분해 △제어 △조합할 수 있게 됐다. 예를 들어, 이런 모듈과 블록을 조합해 암세포를 선택적으로 공격하는 명령 코드를 미생물의 유전 정보에 삽입하거나, 대마초의 주요 성분을 대량으로 생산하는 세포를 조립해 생산 공장으로 활용하는 경우 등이 대표적이다. 이처럼 생물을 공학적으로 설계해 인류의 문제를 해결하는 분야 중 하나가 세포 프로그래밍(Cell Programming)이다.

실제 세계를 이해하기 위한 가상 세계, 디지털 트윈미래 주요 유망 기술로 꼽히는 ‘디지털 트윈(Digital Twin)’은 현실 세계를 가상 세계에 옮겨와 미리 현상을 이해하고, 실시간으로 상호작용할 수 있는 기술을 말한다. 어떤 물리 현상이 지배하는 실제 세계와 같은 쌍둥이 개체를 생성해 이를 사전에 다양하게 분석하고 검증할 수만 있다면 실제 사물이 존재하지 않더라도 우리는 그를 해석할 수 있다. 또, 조건에 따른 장비, 시스템 등의 상태를 미리 탐색하고 유지·보수 시점을 파악할 수도 있을 것이다. 이런 디지털 트윈 기술의 이점과 잠재성은 특히 스마트 팩토리(Smart Factory) 분야에서 많은 주목을 받고 있다. 제품의 △설계 △개발 △제조 △유통 등 전 산업 과정을 미리 분석해볼 수 있어 전체적인 생산 비용을 획기적으로 줄일 수 있기 때문이다. 그러나 우리가 사는 실제 세계는 복잡한 현상들이 마구 얽혀 있어 이를 가상 세계에 정확히 복제하기란 매우 어렵다. 간단한 제품을 생산하는 소규모 공장만을 예로 든다고 하더라도, 이에 관한 실제 △물리적 △과학적 △공학적인 변수를 전부 모델링할 수 없다. 나아가 실제 가동 중에 가능한 여러 환경 변수 등을 고려

빛과 분광학 센서빛은 참으로 경이로운 존재다. 세상의 시작은 빛과 함께 시작됐다고 한다. 성경에는 “빛이 있으라”라는 말로 천지 창조가 시작되고, 빅뱅 이론에서도 태초에 엄청난 에너지와 물질이 빛과 함께 우주를 만들었다고 설명하고 있다. 빛은 친숙한 것 같으면서도, 머릿속에도 손에도 쉽게 잡히지 않는 존재이다. 엄청나게 빠른 속도로 움직이고, 파동성을 가지지만 입자처럼 행동하기도 하는데, 에너지와 운동량은 있지만 정지 질량은 없고, 어떤 계에서도 그 속도가 일정하다고 한다. 생물의 진화에서 가장 극적인 사건 중의 하나는 아마도 빛을 감지하는 능력의 등장이지 않을까 싶다. 시각 정보가 우리 감각의 90%를 차지한다는 걸 생각하면 빛에 대한 감지 능력이 얼마나 고급 정보를 제공하는지 쉽게 추정할 수 있다. 초음파를 써서 세상을 이미지로 본다는 박쥐의 영상은 추측건대 우리가 엄마 뱃속의 태아를 보는 초음파 영상 정도의 수준이지 않을까? 혹은 음파 탐지기에 잡히는 적 잠수함의 어렴풋한 영상 정도일 것이다. 그것도 흑백 영상으로 말이다.색과 분광학빛을 이용한 정보 전달은 소리보다 백만 배 이상 빠르고 해상도가 높으며, 무엇보다 명암이나 흑백이 아니라 컬러로 대상을 볼

작년부터 우리대학은 신입생 전체를 대상으로 가상현실(VR) 기기 ‘오큘러스’를 제공하고, 가상현실을 이용해 다양한 실험·실습 과목을 제공함으로써 교육 효과를 높이고 있다. 또한, 가상현실과 증강현실(AR)을 활용할 수 있는 새로운 강의실을 구축해 수업의 질을 끌어올리기도 했다. 메타, 애플, 마이크로소프트 등 수많은 대기업도 AR·VR 시장에 뛰어들면서 생동감 있는 가상공간을 구현하는 AR·VR 기기들에 대한 관심도가 좀처럼 식지 않고 있다. AR·VR 기기는 디스플레이, 광도파로, 렌즈, 거리 센서와 같은 광학 소자들이 종합적으로 융합된 기기다. 수많은 광학 소자들이 포함돼있어 AR·VR 기기들은 모두 실제로 착용하기에 부피가 크다는 특징을 갖고 있으며, 기존의 광학 소자들은 시야각과 색수차와 같은 다양한 문제들이 존재한다. 이런 기존 광학 소자들이 가진 여러 문제점은 AR·VR의 본격적인 상용화에 대한 걸림돌로 평가되고 있다. 본 연구팀은 자연에서 발견되지 않은 광학적 특성을 가지도록 설계된 나노 단위의 메타 표면을 이용해 기존 광학 소자들의 시야각, 색수차 등의 문제를 해결하고, 최종적으로 부피가 큰 기존 광학 소자들을 대체하는 것을 목표로 연구에 박차

세계보건기구에 따르면 심장 관련 질병으로 인한 연간 사망자 수는 2019년 기준 890만 명으로 심혈관 질환이 전 세계 사망 원인 1위를 기록하고 있다. 우리나라 역시 국민건강보험공단에 따르면 2019년 심혈관 질환 관련 진료비가 한 해 1조 7,000억 원에 육박해 심혈관 질환으로 인한 사회경제적 손실이 심각함을 보여준다. 따라서 심혈관 질환의 조기 진단과 예방의 중요성이 대두되고 있다.맥파와 심혈관 질환심혈관 질환을 조기 진단할 수 있는 가장 정확한 방법의 하나는 바로 맥파를 분석하는 것이다. 맥파는 심장 박동에 의한 혈액의 흐름이 몸에 전달되는 파동으로, 맥파의 모양, 크기, 속도 등의 분석을 통해 고혈압, 심근경색, 동맥경화 등 각종 심혈관 건강 상태를 관찰할 수 있다. 그러나 심혈관 질환의 증상은 평상시에 뚜렷하게 잘 느끼지 못하는 경우가 많아 맥파를 일상생활에서 연속적으로 관찰하는 것이 중요하다. 기존에 사용되는 맥파 측정 기기는 보통 혈압을 잴 때 쓰는 커프(Cuff)를 팔에 착용하거나 딱딱한 집게 모양의 산소포화도 센서를 손가락에 착용하는데, 이런 기기들은 24시간 착용이 어려워 병원에서 주로 사용되고 있다.웨어러블 맥파 측정 기기 동향병원이

어린아이들을 보면 이 작은 머릿속에서 도대체 무슨 일이 일어나고 있는지 너무나 궁금하다. 오감을 통해 들어오는 정보를 뇌에서 처리해 계속 무언가를 배우고, 학습한 내용을 바탕으로 자신의 의사를 표현해 원하는 바를 얻어낸다. 타인과 의사소통을 하면서 사람들과 상호작용 하고, 사회적 규범을 배우고, 상식을 익히며 자란 사람들이 균형 잡힌 사회를 이루게 되는데, 어떻게 보면 여러 사람의 뇌를 한곳에 잘 모아둔 꼴이다. 두개골 안에 든 백색 물질과 회색 물질로 이루어진 구불구불한 이 ‘덩어리’를 이해하기 위해서 머릿속을 열어 볼 수도 없는 노릇이기에 인간의 뇌가 작동하는 메커니즘과 그 기능은 아직도 미지의 영역이다.우리 몸을 절개하지 않고도 탐구할 수 있는 여러 기술이 발달함에 따라, 뇌에 관한 연구도 그 박차를 가하고 있다. 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging) 기술을 통해 일반 사진과 같이 우리 뇌의 ‘구조적’ 형태를 알 수 있게 됐고, fMRI(functional MRI)나 PET(Positron Emission Tomography) 영상을 통해 우리 뇌의 ‘기능적’ 이해를 높일 수 있게 됐다. 예를 들어 예전에는 알츠하이머에 걸린 사

4차 산업혁명의 시대가 도래함에 따라 사물 인터넷과 이동통신, 클라우드, 빅데이터, 인공지능 등 다양한 기술의 결합이 경제 및 산업뿐만 아니라 사회 전반에서 혁신적인 변화를 불러일으키고 있다. 특히 카메라를 통해 수집되는 정보를 가공하기 위한 컴퓨터 비전 기술과 인공지능 기술이 근래 눈부신 발전을 이뤘고, 이는 우리 실생활의 사소한 부분까지 영향을 미치고 있다. 일례로, 사람들은 스마트폰 잠금을 해제하기 위해 특정 패턴을 손으로 그리는 대신 스마트폰의 카메라에 얼굴을 비춘다. 이는 카메라에 담긴 사용자의 모습을 통해 신원을 확인하는 컴퓨터 비전 기술의 눈부신 발전을 실감케 하는 한편, 카메라를 이용한 기술의 명확한 한계를 드러낸다. 카메라가 수집할 수 있는 정보는 카메라가 향하는 방향의 장면뿐이기 때문이다. 따라서 사용자는 본인의 얼굴을 카메라 센서의 반경에 비춰 얼굴 인식을 해야 한다.이런 한계는 카메라 센서뿐만 아니라 레이더(Radar), 라이다(Lidar) 등 다른 센서에도 존재한다. 센서의 제한적인 감지 반경이나 주변 환경에 의해 정보를 감지하지 못하는 사각지대가 필연적으로 존재한다. 이는 서비스 제공에 있어 다양한 문제를 일으킬 수 있다. 사람의 안

인공지능의 발전과 한계4차 산업 혁명의 핵심인 인공지능 기술은 △자율주행 자동차 △로봇 △IoT 센서 △스마트 팩토리 등 산업계 전반에 걸쳐 유용하게 사용되고 있다. 하지만 인공지능을 구현하는 데 기존의 폰 노이만 컴퓨팅을 그대로 사용하면, 메모리와 프로세서 간의 수많은 데이터가 반복적으로 이동하면서 큰 전력을 소비한다. 인공지능이 발전함에 따라 더 많은 데이터를 처리해야 하므로, 전 세계적으로 전력 소비는 더욱 증가할 것으로 예상된다. 전력 소비 증가는 화석연료 연소에 따른 온실가스 배출 및 환경오염 문제와 직결되기 때문에 새로운 방식의 인공지능 구현이 필요하다.뉴로모픽 하드웨어기존 인공지능의 에너지 소비 한계점을 극복하기 위해 인간의 뇌를 하드웨어적으로 모방하는 뉴로모픽 하드웨어가 큰 주목을 받고 있다. 인간의 뇌가 복잡한 기능을 수행하면서도 약 20W의 낮은 전력만을 소비한다는 점에 착안한 것이다. 뉴로모픽 하드웨어를 구현하기 위해서는 생물학적 뇌와 동일하게 일정 신호가 통합됐을 때 스파이크를 발생하는 스파이크가 발생하는 뉴런과 두 뉴런 사이의 연결성을 기억하는 시냅스가 필요하다. 뉴런과 시냅스는 일반적으로 복잡한 디지털 및 아날로그 회로로 구성돼 있어

우리가 하루에도 수십, 아니 수백 번 접하게 되는 글자들. 과연 그 글자들은 우리 뇌에서 어떻게 처리되는 것일까? 이 글을 통해 뇌에서 일어나는 문자 정보 처리의 비밀을 풀어보도록 하자. 그것이 책이든, 웹페이지든, 논문이든, 심지어 자막이든 글자 정보에서 반사되는 빛 에너지는 망막에 있는 시신경 세포들을 깨운다. 이 정보는 시상(Thalamus)을 지나 후두엽(Occipital Lobe)의 1차 시각피질(Primary Visual Cortex)로 들어온다. 여기서 △방위 △명암 △길이 등에 민감한 단순 세포(Simple Cell)들이 반응하기 시작한다. 아직 이 단계에서는 글자 하나하나의 정체를 파악할 수는 없다. 1차 시각피질을 통과한 정보는 일련의 과정을 거쳐 좌반구 후두-측두 영역(Left Occipito-Temporal Area)에 위치한 시각 단어 형태 영역(Visual Word Form Area, VWFA)으로 들어간다. 이 영역에서 글자는 의미 있는 정보로 구성되고 문자언어 이해가 시작된다.문자 상자라고도 불리는 이 시각 단어 형태 영역이야말로 지금껏 이룩한 인류의 발전을 이끈 원동력 중 하나라 감히 말할 수 있다. 물론 인류에게 처음부터 문자

영(Young)의 이중 슬릿 실험에 관해1801년 영(Young)의 이중 슬릿 실험에서는 간섭 현상을 두 개의 파원에 기인한 공간적 중첩이라는 고전적 물리학 세계관으로 완전히 설명할 수 있다. 간섭 현상은 맥스웰 방정식으로부터 얻어진 두 개의 결맞는 파동방정식으로 기술되고, 간섭의 기저상태는 소멸간섭과 보강간섭이다. 그러나 1927년 전자를 이용한 이중 슬릿 실험의 결과로 파동에 기초한 간섭무늬가 나타나자, 전자를 입자로 간주했던 고전적 물리학 세계관에 큰 혼란을 불러왔다. 입자를 이용한 이중 슬릿 실험은 이후 광자, 분자 등으로도 확대됐다. 1900년 흑체복사로부터 유래된 빛의 양자 가설은 단일 광자 간섭무늬 실험 결과와 모순됐기에 새로운 양자역학적 해석이 필요했다. 단일 광자의 이중 슬릿 실험 결과를 해석할 때 상보성 원리에 의해 편의에 따라 때로는 입자로, 때로는 파동으로 적용하곤 하는데 이는 물리학적 관점에서 추상적이고 비논리적이다.보른(Born)은 양자 상태를 측정의 관점에서 새롭게 해석했는데, 기존 고전적 세계관으로는 설명할 수 없는 확률 진폭(probability amplitude) 개념을 도입했다. 이는 1927년에 등장한 슈뢰딩거 방정식에 있

질소-헤테로고리 카빈고리형 구조를 가지는 카빈 탄소와 한 개 이상의 질소 원자를 포함하는 헤테로고리(Heterocyclic) 화합물을 질소-헤테로고리 카빈이라 부른다. 본래 카빈은 옥텟 규칙을 만족하지 못해 매우 불안정한 화합물이지만, 지속적으로 안정성을 지닐 수 있는 카빈(Persistent Carbene)의 존재가 1957년 Breslow에 의해 처음 제안됐다. 그 후, 1991년 Arduengo 그룹에서 최초로 질소-헤테로고리 카빈을 성공적으로 분리할 수 있음을 보고했다. 질소-헤테로고리 카빈이 전자적 효과(Electronic Effect)와 입체적 효과(Steric Effect) 특성으로 인해 상당한 안정성을 가진다는 것이 밝혀졌고, 이후 다양한 유사 구조를 가지는 질소-헤테로고리 카빈들이 보고됐다. 질소-헤테로고리 카빈에 의해 안정화된 주족 원소 라디칼들라디칼은 생화학적으로 매우 중요한 의미가 있지만, 홀 전자를 가지고 있는 물질이기 때문에 공기와 물에서 불안정하고 반응성이 매우 크다. 라디칼은 유기 반응이나 생물학적 반응에서 중간체로 나타나는 경우가 많아서 라디칼을 분리해 얻어내는 것은 반응성을 이해하는 과정에 중요하다. 질소-헤테로고리 카빈은 불

바닷속의 골칫덩어리 홍합홍합(Mussel)은 전 세계인이 사랑하는 식자재다. 우리나라에선 짬뽕에서 가장 흔히 볼 수 있고, 지구 반대편 유럽으로 가면 프랑스와 벨기에에서 물 마리니에르(Moules Marinieres)라는 이름의 홍합탕을 흔히 볼 수 있다. 특유의 식감과 국물에 넣었을 때의 그 시원함이 아마 전 세계인들의 입맛을 사로잡은 비결일 듯하다. 이처럼 매력적인 홍합은 때론 큰 골칫덩이가 된다. 바닷가에 놀러 가면 정박한 배를 쉽게 볼 수 있는데, 이를 자세히 관찰하면 배의 밑바닥에는 다양한 해양생물들이 붙어있다. 배의 밑바닥은 운항 중에 매우 강한 물살의 저항을 받는 부분이다. 하지만 홍합을 포함한 다양한 수중생물들은 이처럼 강한 저항을 받는 수중조건에서도 매우 강력한 접착을 유지한다. 이들의 강한 수중 접착력은 터빈(Turbine)을 이용한 배들에는 굉장히 치명적이다. 이들이 터빈의 날개 등에 붙으면서 터빈의 기계공학적 효율은 크게 저하되고 이는 배의 연비에 큰 영향을 미친다. 또한 주기적으로 제거해주지 않으면 기기 고장의 원인이 되기에 군함을 포함한 대형 선박들은 목적지에 도달하기 전에 수시로 육지로 이동해 부착성 해양생물들을 제거하고, 이로 인

물 전기분해를 통한 청정 수소 에너지 생산산업 혁명 이후 화석 연료의 과도한 사용은 온실가스 농도 증가로 인한 지구 온난화, 기상 이변 등의 심각한 환경 문제뿐만 아니라, 화석 연료의 고갈로 인한 에너지 위기를 야기했다. 이 두 가지 중대한 문제를 한꺼번에 해결할 방법은 무엇일까? 화석 연료를 대체할 수 있는 에너지원을 찾는 것이다. 그 에너지원이 가져야 할 미덕은 무엇일까? 고갈되지 않고 지속 가능하며, 생산할 때와 소비하는 과정 모두에서 온실가스나 유해 물질을 배출하지 않는 것이다. 이를 보통 친환경 신재생 에너지원이라 부른다. △태양광 △지열 △풍력 △조력 등 신재생 에너지원은 환경에 무해하고 지속할 수 있지만, △낮과 밤 △계절 △기온 차 등 시간과 장소에 따라 그 활용도가 달라진다. 수소 에너지는 화학 결합 형태로 많은 양의 전기 에너지를 저장할 수 있고, 사용하면서 환경에 유해한 물질을 배출하지 않는 큰 장점이 있어 화석 연료를 대체할 수 있는 미래의 에너지원으로 주목받고 있다. 특히, 수소 연료를 생산하는 다양한 방법 중, 물의 전기분해로 수소를 생산하는 수전해 방식은 생산 과정에서 온실가스를 배출하지 않기 때문에 고순도의 수소 연료를 친환경적이

전자 소자: 새로운 폼 팩터(Form Factor)의 필요최근 휴대폰과 TV로 대표되는 전자 소자의 형태가 변하고 있다. 국내 전자 회사들을 필두로 △폴더블(Foldable) △롤러블(Rollable) △익스텐더블(Extendable) 디스플레이와 같은 이른바 새로운 폼 팩터의 시도가 이뤄지고 있다. 필자가 초등학생 때부터 누누이 들어왔던, 종이처럼 접어서 주머니에 넣고 다닐 수 있는 디스플레이가 이제야 현실화가 되려나 보다. 딱딱한 프레임에 구성된 전통적인 전자 기기로는 하드웨어 제작 기술과 소프트웨어의 차별성이 줄어들어 기술적인 우위를 유지하기 힘들고 기업의 영업 이익 또한 줄어들고 있는 것이 새로운 폼 팩터의 시도가 이뤄지는 이유다. 무엇보다도, 휴대폰과 TV 등의 전자 소자 시장이 포화 상태에 직면함에 따라, 하드웨어의 형태를 바꿔야 새로운 시장을 창출할 수 있다는 공감대가 전자 회사들 사이에 형성돼 있다고 볼 수 있다. 향후 몇 년간 많은 기업이 차별적인 폼 팩터 전자 기기를 출시하면서 기술의 표준화와 패권을 놓고 경쟁할 것으로 예상된다. 국내 연구자들과 기업들이 이 새로운 경쟁을 견인하고 있다는 점에 대해, 관련 연구를 진행하는 사람으로서 뿌듯함을

참 친환경 에너지인 수소올 한해가 유난히 혹독하다. 전염병이 기승을 부린 데다 기나긴 장마가 한반도를 휩쓸었다. 끊임없는 재난을 겪다 보니 왜 이런 일들이 생기는가 질문하게 된다. 결국은 우리가 저지른 환경오염에 대한 지구의 자생적 반격이 아닐까? 그래도 희망적인 사실은 이 같은 지구의 오염을 최대한 줄이기 위해 점점 많은 국가가 신재생 에너지 개발에 뛰어들고 있으며 우리나라 또한 그 일환으로 수소 경제 구축에 힘쓰고 있다는 것이다. 수소는 연소 시 오염물질 배출이 없어 친환경 에너지의 대명사라 할 수 있다. 그렇다면 그 수소는 어디서 오는가? 아이러니하게도, 현재 대부분의 수소는 CO2 발생을 동반하는 수증기 개질법을 통해 생산되고 있으며 이런 과정에서 온실가스를 배출해 친환경과는 아직 거리가 있다. 환경오염을 막기 위한 수소가 사실은 CO2와 함께 생산되고 있다니, 모순적이지 않을 수 없다. 그렇다면 오염물질 배출이 없는 진짜 친환경 수소 생산방법은 없을까? 대표적인 예로, 수전해를 이용하면 가능하다. 수전해란 전해질에 전압을 가해 물을 수소와 산소로 분리하는 반응을 말한다. 수전해는 그 과정에서 유해물질이 전혀 발생하지 않는다는 장점 덕분에 미래에 가장

지구 표면의 71%를 차지하고 생물의 80%가 서식하는 삶의 원천인 바다는 인류 전체 먹거리의 25%를 제공하고 있으나, 기후 변화가 점차 진행됨에 따라서 수산·양식업에는 크게 2가지의 중대한 변화가 일어나게 됐다. 첫 번째는 기후 변화에 따라 어장이 변화해 어장의 재탐색이 필요하게 됐다는 것이다. 예를 들면, 기존 오징어 어획량은 울릉도와 같은 동해안 지방이 우세했다면, 해양 수온의 변화 등에 의해서 점점 그 비중이 남해안 및 서해안 지방으로 이동하고 있다. 두 번째는 기후 변화에 따라 수산업의 비중이 줄어들며 양식업의 비율이 늘어나게 됐다는 것이다. 수산업은 이미 있는 물고기를 잡으니 그 포획량이 정해져 있는 데 반해 양식업은 물고기의 대량 생산이 가능하기 때문이다.위의 2가지의 중대한 변화를 선도하기 위해서는 ‘첨단 센서’와 같은 장비가 필수적이다. 첨단 센서를 사용하면 어장의 변화에 따른 어장 지도를 빨리 제작해 물고기의 포획량을 비약적으로 증대시킬 수 있다. 또한, 양식업의 비중이 점점 증가하고 있는 수산·양식업에서는 생산량 증대를 위해 수온, 수질의 측정 등 산업의 고도화가 요구되며, 이를 위해서는 필연적으로 첨단 센서가 요구된다.이에 경북씨그랜트

여전히 매력적인 자원, 메테인지구상에 존재하는 화석 연료 자원 중 메테인은 천연가스의 주요 구성 성분(80~95%)으로 석유나 석탄보다 매장량이 풍부하여 도시가스, CNG 등의 연료로 사용되고 있으며, 다양한 화학제품을 생산하기 위한 기초 단위로 사용할 수 있는 가능성이 있다. 예를 들어, 메테인의 CHn (n=0, 1, 2, 3, 4)를 이러저리 붙여서 에테인(CH3 - CH3), 벤젠(- CH6 -)과 같은 물질을 원하는 대로 합성할 수 있다면 매우 환상적인 일이 될 것이다. 그러나, 메테인은 연료로서는 쉽게 연소시킬 수 있으나, 메테인의 C - H 결합은 화학적으로 매우 안정해 분해하기 어려워, 메테인을 다른 물질로 전환하는 것은 매우 어렵다. 과학자들은 메테인의 C - H 결합을 활성화해 다른 물질을 만드는 기술이 메테인을 레고 블럭처럼 활용하여 새로운 화학 물질을 만들 수 있는 길이 되리라 생각하고, 오랫동안 연구를 수행해왔다. 메테인의 C - H 결합을 직접 끊어내기가 쉽지 않아서, C - H 결합 하나를 끊고 할로겐 원소를 붙여서 CH3Br과 같은 물질을 합성하는 할로겐화 반응, C - H 결합 하나를 산화시켜서 메탄올(CH3OH)을 합성하는 부

짝을 알아본다분자가 짝을 알아보고 선택적으로 결합할 수 있을까? 얼핏 지능이 없는 분자가 스스로 짝을 알아본다고 하니 신기한 이야기처럼 들린다. 하지만 단백질, DNA 등 수많은 생체 분자들이 지금도 우리 몸속에서 이런 신기한 일을 아주 정확하게 스스로 하고 있다는 사실을 떠올려보면 그 원리가 무척이나 궁금하다. 이 원리는 분자가 서로를 알아보는 현상인 분자인지(Molecular Recognition), 그리고 이를 통해 자발적으로 형성된 분자 집합체에 대해 연구하는 학문인 초분자 화학(Supramolecular Chemistry)을 통해서 조금씩 밝혀지고 있다. 초분자 화학은 1987년, 2016년 두 번에 걸쳐 노벨화학상이 수여된 연구 분야이다. 그만큼 중요하고 흥미로운 화학의 한 분야로 자리매김하고 있는 학문이다. 일반적으로 분자인지 연구는 인공 분자 쌍을 이용해 인위적으로 단순화한 환경에서 수행해 왔다. 이는 분자들 사이의 상호작용 원리를 이해하는 데 도움을 주지만, 대부분의 경우 약한 상호작용으로 인해 복잡한 환경에서는 거의 작동하지 않기 때문에 이를 응용하기는 쉽지 않다. 세포같이 다양한 생(生)분자가 혼재하는 복잡한 환경에서도 정확하게 작동하고