세상을 뒤집을 100가지 미래상품

세상을 뒤집을 100가지 미래 상품

테오도르 핸슈 지음

콜로세움 / 2008년 4월 / 356쪽 / 20,000원

나노실로 짠 섬유가 상처를 치료한다 - 상처를 치유하는 밴드



한 남자가 응급실에 앉아 있다. 그의 허벅지는 부엌칼에 베인 상처 때문에 살이 크게 벌어져 있다. 남자는 허벅지에 붕대를 감은 채 병원을 찾은 것이다. 이제 의사가 상처를 치료한다. 의사는 상처를 깨끗이 씻고 그 위에 하얀 밴드를 댄다. 상처를 보호하기 위해 약간의 젤을 덧바른다. 환자가 안심하도록 의사는 지친 환자의 어깨를 두드려준다. "상처는 며칠이면 나을 겁니다. 밴드는 교체할 필요가 없습니다. 그리고 우리는 내일모레 다시 만나면 됩니다."



아헨공대 섬유화학 및 거대분자화학과 교수진과 아헨에 있는 '독일양모연구소'의 연구진들이 새로운 섬유를 연구하고 있다. 이 섬유의 기능은 상처의 치유를 촉진하는 것이다. 자재의 특별한 성질을 보존한 상태로 가공된 이 섬유는 새로운 소재일 뿐 아니라 세포 조직을 회복시키는 데 결정적인 역할을 한다. 이 섬유는 전기로 짠 미세한 나노실로 이루어져 있다.



이 인조실의 지름은 약 500나노미터이며, 사람의 몸속에 있는 가장 얇은 실과 강도가 일치한다. 1나노미터는 10억분의 1미터에 해당한다. 넝쿨식물이 휘감고 올라가는 격자 울타리처럼, 이 미세한 실이 우리의 몸을 구성하는 세포의 받침대 역할과 세포가 자랄 수 있도록 유도하는 기능을 하게 된다. 물론 지원 기능만 하는 것은 아니다. 이 실이 다른 역할을 할 수 있도록 일정한 신호를 넣어 제작할 수도 있다. '여기에 붙어서 자라라'라고 자극을 보내 세포가 제대로 자라도록 도와주는 것이다.

이러한 나노실은 중합체에서 얻어진다. 중합체는 똑같은 모양의 분자가 사슬이나 그물 모양으로 모여 이루어진 결합체이다. 마치 목걸이의 구슬처럼 분자들이 연결되어 있어 매우 안정된 구조를 취한다. 이러한 분자들의 결합체는 명주실 혹은 셀룰로오스에서도 볼 수 있는데, 이것은 식물 세포벽의 주요 성분과 같다. 따라서 모든 합성섬유는 합성, 즉 인조 중합체이다.



이런 섬유를 만들기 위해서는 먼저 중합체를 액체 상태로 풀어야 한다. 그런 다음 아주 작은 주삿바늘로 전기장 속으로 분사한다. 이 전기장은 20킬로볼트의 대단히 높은 장력이 지배하는데, 중합체 용액은 주삿바늘에서 나오자마자 주삿바늘 맞은편에 있는 전극으로 끌려간다. 이때 순간적으로 이 액체방울이 길게 늘어나면서 가느다란 실이 만들어지고, 이 과정에서 용액은 증발한다. 이렇게 만들어진 미세한 실로 밴드를 만들고, 이것은 상처를 치유하는 덮개를 만드는 데 사용할 수 있다.



- 제작자/연구소 www.dwi.rwth-aachen.de 독일양모연구소, 상품 출하 미정



브로콜리, 사과 주스, 생맥주엔 특별한 성분이 있다 - 암 예방을 위한 기능성 식품



아삭한 브로콜리 몇 조각을 먹고, 여기에 곁들어 큰 컵으로 신선한 사과 주스 한잔을 마신다. 그러면 이미 몸속에서는 암과의 싸움이 시작된다.



이렇게 간단하게 악성 종양을 막는 것은 꿈같은 일이다. 그러나 연구자들은 사람의 몸속에서 암세포의 성장을 막아주는 식품을 찾고 있다. '독일암연구센터'의 클라리사 게르호이저 박사는 브로콜리와 사과 주스 그리고 생맥주의 성분을 연구하고 있다. 이것들은 동물 실험에서 암세포의 생성과 성장을 막고, 암의 진행을 방해했다.



과일과 채소에 들어 있는 물질의 도움을 받아 암의 위협에서 벗어나는 것은 현재 암 연구에서 가장 기대되는 분야 가운데 하나라고 게르호이저 박사는 말한다. 게르호이저 박사와 연구팀은 무엇보다도 식물의 부차적인 물질이 암을 물리치는 작은 영웅이라고 생각한다. 이런 물질은 식물 스스로 질병을 치료하거나 세균의 침입을 물리치는 데 도움을 준다. 이를테면 브로콜리에 특히 많이 들어 있는 술포라판 같은 물질은 암의 예방에 도움이 된다. 이것은 몸에서 해독작용이 일어나도록 하여, 암을 유발하는 물질이 좀 더 빨리 배출되도록 한다.



단 식물의 부차적물질은 우리가 그 채소를 씹을 때 나온다는 것을 기억하는 것이 좋다. 술포라판이 그 예이다. 술포라판은 이미 생긴 암세포도 스스로 죽게 하도록 유도하는 작용이 있다. 처음에 학자들은 이것이 위와 장에서만 일어나는 것으로 생각했으나, 최근 연구에서는 몸의 다른 장기에서도 똑같이 작용하는 것으로 나타났다. 이에 따라 유방이나 전립선 같이 암의 위협을 받는 부위에서도 긍정적인 역할을 할 수 있을 것이라 기대된다. 이제 연구자들은 이러한 성분의 함량을 높이는 연구를 마무리하면 된다.



클라리사 게르호이저 박사가 이끄는 팀은 사과 주스의 보호작용에 대해서도 연구하고 있다. 어떤 물질이 대장암을 예방하는가? 그리고 그것은 어떻게 작용하는가? 여기에서 가장 중요한 역할을 하는 것은 황색 계통의 색소인 플라보노이드이다. 우리 몸에서 암을 유발하는 원인물질을 잡을 수 있기 때문이다. 만일 사과 주스에 들어 있는 플라보노이드와 같은 항산화물질이 도와주지 않으면, 세포가 손상될 수 있고 최악에는 종양으로 돌변할 수 있다.



브로콜리와 사과 주스 외에도 연구팀은 생맥주의 성분인 잔토휴몰이 암 예방에 탁월한 효능이 있음을 발견했다. 연구팀은 특히 유방암과 전립선암의 예방에 관해 연구하고 있다. 지금까지 사람들인 이 성분을 주로 맥주를 통해서 흡수했다. 그러나 맥주에는 매우 적은 양(1리터에 약 0.1밀리그램)이 들어있기 때문에 독일 맥주 제조자들은 클라리사 게르호이저 박사가 이끄는 팀과 함께, 사람들이 좋아하는 이 보리 주스의 잔토휴몰 함량을 높이려 하고 있다.



- 제작자/연구소 www.dwi.rwth-aachen.de 독일양모연구소, 상품 출하 미정



유조선 사고로 바다가 오염될 우려는 없다 - 기름을 먹고사는 박테리아



박테리아는 먹성이 좋다. 짧은 시간에 우유를 볼품없는 덩어리로 바꾸어 놓을 정도다. 치즈와 요구르트를 만드는 사람들은 이미 수백 년 전부터 박테리아의 특이한 성질을 이용하여 우리의 식단을 풍성하게 해주었다. 브라운 슈바이크와 빌레펠트의 생명공학자들은 이러한 박테리아의 능력을 자연보호에 이용하려 한다. 그래서 그들은 아주 특별한 식성을 가진 단세포 생물을 연구하고 있다. 알카니보락스 보르쿠멘시스라는 이상한 이름을 가진 박테리아의 주식은 석유이다. 바다 속에 사는 이 생물에는 강력한 산화 효소를 분비하여 석유를 분해하고 아무리 끈끈한 기름띠라도 자연스럽게 용해한 후 이를 먹는다.



아직은 유조선 사고가 날 경우 믿을 만한 도우미로 사용하기에는 부족한 점이 많다. 석유를 먹는 이 박테리아에 관한 연구가 충분히 진행된 것이 아니기 때문이다. 이 박테리아를 이용하려면 연구해야 할 것이 많다. 가령 기름이 없다면 이 박테리아는 무엇을 먹고살까? 최적의 생존 조건은 무엇일까? 기름을 어떻게 분해하는 것일까? 연구자들은 어떤 농도에서 이 박테리아가 나타나는지 그리고 이 환경 친화적인 청소부대가 물을 정화하는 비결은 무엇인지 연구하고 있다. 그 모든 과정을 알아내기 위해 연구자들은 알카니보락스 박테리아의 유전자를 해독했다.



연구자들은 유전자 해독을 통해 기름 분해를 도와주는 분자운반물질과 효소를 발견했다. 연구자들은 유전자 사슬을 통해서 박테리아가 어떻게 스트레스에 반응하는지, 그리고 기름으로 오염된 물에서 어떻게 번식하며, 다른 미생물에 맞서 어떻게 대응하며 생존하는지 알아낼 수 있었다. 이외에 특별 배양 실험도 매우 성공적으로 마쳤다. 이제 몇 년 후면 알카니보락스 박테리아가 하천과 호수 그리고 바다의 물을 환경 친화적으로 보호하는 데 중요한 몫을 해낼 것이다. 그리고 이 기름분해 박테리아는 이 녀석의 친척인, 요구르트를 만드는 박테리아만큼이나 유용하게 사용될 수 있을 것이다.



- 제작자/연구소 www.helmholzz.hzi.de 빌레펠트 대학 생물학부 유전공학과, 상품출하 2010년으로 예상

바닷속 풍차가 전기를 생산한다 - 밀물과 썰물의 리듬으로 만드는 에너지



그들은 쉬지 않고 일한다. 강력한 강철 회전 날개는 지칠 줄 모르는 듯 끊임없이 돌아간다. 밀물과 썰물이 박자를 맞춰주는 수중 원무(圓舞)를 보는 듯 하다. 해양 조류 발전소의 회전날개는 바다의 힘을 빌려 바닷물의 흐름을 전기로 전환한다.



SEAFLOW는 카셀대학의 연구팀이 영국 동료들과 함께 에너지에 대한 갈증을 해소하기 위해 시작한 프로젝트의 이름이다. 해수면 위의 파도 사이로 작은 탑이 보인다. 그러나 해수면 밑으로 가면 2003년에 완공된 발전소의 참 모습이 드러난다. 그곳에서 탄소섬유와 강철로 된 직경 11미터, 그리고 강철기둥에 설치되어 자유롭게 회전이 가능한 회전날개들이 가동된다. 간단히 말하면 영국 서해에 위치한 이 기구는 바다에 가라앉은 풍차의 모습과 흡사하다.



중세부터 사람들은 밀물과 썰물의 힘을 이용해왔다. 또 풍력 에너지를 이용하여 따뜻한 물로 목욕을 하기도 했다. 해양 풍차는 육지의 다른 풍차와 비교했을 때 여러 장점을 가지고 있다. 예를 들면 바람과 달리 밀물과 썰물은 리듬 예측이 가능하다. 뿐만 아니라 바닷물은 공기보다 밀도가 높기 때문에 바닷물을 이용해 전기를 생산하는 것이 더 효과적이다. 초당 2.5미터의 속도로 움직이는 바닷물의 흐름(시간당 9킬로미터)에 초당 25미터(시간당 90킬로미터)의 바람이 합쳐진다. 즉 강풍이 몰아치는 것이다. 결과적으로 물밑의 회전날개는 같은 효과를 내면서도 육지에서보다 더 작은 크기로 설치할 수 있다.



하지만 풍차가 모든 위치에서 원활하게 가동되는 것은 아니다. 바닷물이 흐르는 속도를 활용하고, 탑을 해저에 고정하려면 15~20미터 정도 깊어야 한다. 유럽의 경우 이러한 조건을 충족하는 해안은 약 100여 곳에 지나지 않는다. 경제적 에너지 획득을 위해 영국의 한 기업이 실험적으로 아일랜드 북해 부근에 발전소를 설립한 예가 있다. 바다발전기라 불리는 이 프로젝트는 SEAFLOW 프로젝트와 흡사한 점이 많다. 각각 16미터 직경의 회전날개가 강철기둥 옆면에 고정되어 있고 회전날개의 효율성은 전 모델의 3배이며 800가구에 전기 공급을 책임질 수 있다.



- 제작자/연구소 www.iset.uni-kassel.de/oceananergy 상품 출하 2009/10년으로 예상

언어의 장벽이 무너진다 - 세계 언어 동시번역기 '하쿠나 마타타'



독일 외무장관은 악센트 하나 틀림없이 정확한 스와힐리어를 구사하며 마치 모국어를 구사하는 느낌을 준다. 탄자니아의 집주인은 고개를 끄덕이며 그의 어깨를 두드린다. 이 독일인은 언어의 천재도 아니고 동아프리카의 반투어를 배운 적도 없다. 그럼에도 그는 통역관 없이도 대화를 이끌어나간다. '하쿠나 마타타' 전혀 문제없다. 그가 목에 두르고 있는 작은 기계는 거의 눈에 띄지 않는다.그 어떤 외국어도 완벽하게 이해하도록 도와주는 도구를 활용하여 언어의 장벽이 무너지는 세상이 올 것이다. '국제선진커뮤니케이션공학센터'의 독일과 미국 출신 연구자들은 이러한 비전을 실현하기 위해 노력 중이다. 그들이 개발하려는 기계는 말할 때 생기는 근육 운동을 통해 신호를 알아내고, 이를 언어로 전환하는 능력을 가진 것이다. 이 기계는 '말하기'의 임무 역시 수행할 수 있다. 자신이 사용하던 모국어로 말을 하면 이 기계가 상대방의 언어로 통역을 한다. 지극히 짧은 순간에 말이다.

이러한 시스템을 제대로 믿고 사용하기 위해서는 아직은 시간이 필요하다. 하지만 중요한 첫 단계는 이미 달성했다. 연설, 발표, 강의 등에서 이미 동시번역기가 상용되고 있다. 두 가지의 문제점이 있기는 하지만 말이다. 어법에 맞게 제대로 번역하지 못하는 경우가 하나이며, 또 하나는 같은 단어를 다르게 번역하는 상황이 발생하는 것이다. 'car'라는 영어 단어를 언제 '자동차'로 번역하고 언제 '마차'로 번역해야 할지 컴퓨터가 아직은 제대로 구분하지 못하기 때문이다. 그래서 카를스루에 대학과 펜실베니아 피츠버그 출신 연구자들은 이미 번역된 대용량의 자료를 통해 언어적인 능력을 확장시키는 이른바 학습하는 컴퓨터를 만들려고 한다. 이 과정에서 컴퓨터는 인터넷에 접속하여 수많은 자료와 정보를 얻는다. 그러면 'car'가 얼마나 자주 '자동차'로, 그리고 얼마나 자주 '마차'로 번역되는지 알게 될 것이다. 내용의 연관성 역시 중요하다. 본문에서 기차에 관한 이야기가 언급되었을 경우 '마차'로 번역되어야 할 가능성이 높아진다. 컴퓨터가 많은 양의 자료를 평가할수록 이러한 통역기의 효율성은 점점 높아진다. 이러한 동시번역 장치를 가지고 독일 외무장관은 외국어를 모국어처럼 구사하면서 외국에서 임무를 수행할 수 있을 것이다. 이를테면 스와힐리어로.



- 제작자/연구소 interact.ir.uka.de, roedder@ira.uka.de 국제선진커뮤니케이션공학센터·카를스루에 대학·카네기 멜론 대학, 강연 동시 통역기는 2012년까지, 소리 없는 번역기는 2020년까지

앞이 보이지 않는 불길 속을 안내한다 - 소방관 헬멧에 장착된 첨단 디스플레이



소방대가 투입되었다. 소방관 두 명이 불이 난 주택 안으로 들어가 소화 작업을 벌이고 있다. 뜨거운 열기와 짙은 연기 속을 통과하는 발걸음이 무겁다. 바로 앞에 있는 손조차 보이지 않을 정도이다. 그럼에도 불구하고 소방관들은 어린 아이 두 명이 있을 것으로 추정되는 방을 향해 한 치의 오차도 없이 접근해 간다. 앞서 지나간 조사반이 남긴 전자 길표시가 소방관들을 이끈 것이다. 자동차의 내비게이션 시스템과 같이 그들에게 필요한 정보는 보호 헬멧의 디스플레이에 나타난다.



이 새로운 기술을 '프라운호퍼 응용정보공학연구소'의 학자들이 유럽연합의 '정보공학을 입고@일하자' 프로젝트의 협력업체들과 함께 연구하고 있다. 연구자들은 소방관이 안전하게 소화 작업을 할 수 있도록 컴퓨터 시스템을 개발하고 있다. 이 연구는 소방관이 경험할 수 있는 가장 어려운 조건에 맞추어져 있다.



소방관이 착용하게 되는 각종 장비는 무게를 감당할 수 있는 능력을 벗어나기도 한다. 이런 조건에서는 정보의 인지 능력이나 가공 능력이 상당히 떨어질 수 있다. 더구나 개별적으로 움직이면서도 조직적으로 일을 해야 하기 때문에 더욱 어려움이 따를 수밖에 없다. 따라서 진화 작업을 하는 소방관 사이에 믿을 수 있는 정보 교환은 필수적이다. 그러나 이미 보호복과 산소호흡기 등 많은 짐을 짊어지고 있는 그들에게 추가로 짐을 지우는 것은 안 된다. 현재 개발하고 있는 휴대용 정보 시스템은 현재 그들이 가지고 있는 옷과 장비에 간단히 부착할 수 있는 것이다. 진화과정에 필요한 정보는 소방관의 눈앞에서 재생될 수 있다. 또 실질적인 구조 작업에 필요한 양손은 자유롭게 움직일 수 있다.

이처럼 화재 진화를 위한 최적의 여건을 갖춘 제품을 개발하기 위해 '프라운호퍼 응용정보공학연구소'가 파리의 소방국과 긴밀하게 협력하고 있다. 이 새로운 시스템은 정기적인 연습과 실험을 통해 최적화될 것이다. 하지만 과학자들의 연구는 계속된다. 이 디스플레이는 이미 '프라운호퍼 응용정보공학연구소'에서 개발한 바 있는 컴퓨터 분야의 다양한 용례 중 하나일 뿐이기 때문이다. 과학자들은 이처럼 상위개념 아래 또 다른 문제를 해결하기 위한 연구를 계속하고 있다. 낮선 도시에서 길을 안내하는 선글라스의 디스플레이와 같은 간단한 것도 고려해 볼만한 것이다.