▲ 치타를 모방한 치타로봇 <출처-Top news>.

# 관련기술 - 생체모사 기술을 응용한 새로운 센서와 액츄에이터 시스템 개발기술

■ 기술의 정의
인간을 비롯한 동물이나 곤충, 물고기 등의 기본구조, 원리 및 메커니즘을 모방해 생활에 필요한 도구나 신기술을 만들어 내는 기술로 산업, 군사, 환경 등 전 분야에 활용한다.

■ 기술실현의 장애요인
생체모사 기술이 얼마나 도움이 되는지 경험할 수 있는 온·오프라인 프로그램 부족하다.
생체모방 공학은 오랜 기간 동안 자연에 적응하며 버텨온 생물체의 우수한 형질을 재료, 기계설계, 의학 등에 활용하는 것이지만 무작정 따라 하기에는 실패할 확률이 커진다는 딜레마를 갖고 있다.

■ 기술의 예상 실용화 시기
5~6년 후
한국과학기술원 및 한국기계연구원에서 생체모방 관련 기술 개발에 따라 상용화단계까지 많은 시간이 걸리지 않을 것으로 예상된다.

■ 기술개발동향

한국

한국과학기술원은 저탄소 녹색성장에 발맞춰 해양 에너지 탐사 및 해양 생태계 모니터링용 인공근육 기반 수중 물고기 로봇을 개발 중이다.
한국기계연구원은 생체청각기구를 모사한 인공감각계 원천기술을 개발
한국전자통신연구원은 장애인들을 위한 시각 도우미(eye-helper)를 연구 개발하고 있으며 광시야, 저전력 시각 센서를 기반으로 시각 주의집중 인지시스템 기술을 개발 중이다.

미국
신경시스템에 의한 신호처리를 모방해 입력신호에서 소음을 제거하고 구형파로 변환시키는 전기회로로 잘 알려진 “Schmitt Trigger”를 발명

일본
. Kanagawa 기술 아카데미 및 Mitsubishi 레이온 연구그룹은 대형 알루미늄 롤을 양극 산화
시켜 큰 Moth eye 주형을 제작. 연속적으로 수지필름 상에 Moth eye 구조를 임프린트 하는 기술 개발에 성공

▲ 인공 청각 <출처-The Science>.

#2-인공시각, 인공청각, 인공와우 등 인공감각기 개발 기술

■ 기술의 정의

사람 피부처럼 누르거나 당기는 자극을 감지할 수 있는 초감도 센서 등과 신경세포에 직접 전기자극을 주기 위한 필름이나 마이크로칩을 이식해 인공감각을 개발하는 기술

■ 기술실현의 장애요인
. 신체 거부 반응 문제
. 전자장치의 초소형화의 기술력 부족
. 인공망막의 내구성

■ 기술의 예상 실용화 시기
7~8년 후
인공와우(달팽이관)의 경우 2015년경에 기술개발이 완료돼, 임상시험을 거쳐 2020년경에 상용화가 가능할 것으로 전망
. 인공촉각을 가진 안드로이드 로봇은 향후 20년 내에 개발이 가능할 것

■ 기술개발동향

한국
. 미래창조과학부의 미래유망융합기술파이오니아사업에서 생체모사 인공와우의 연구개발 수행 중
. 한국표준과학연구원 휴먼인지환경사업본부는 현재 인공후각센서 및 미각센서, 인공망막 칩 등을 개발 중
. 서울대학교는 후각 또는 미각 수용체 단백질을 탄소나노튜브로 만든 전자회로와 결합시킨 인공코와 인공미각 개발
. 서울대학교병원은 보건복지부의 지원으로 임상의학연구소 내에 나노인공시각개발센터를 개설해 인공시각 연구를 수행

유럽
. 이탈리아와 스웨덴 연구진은 감각을 느낄 수 있는 인공팔을 최초로 개발

▲ 센서 필름 <출처-경기과학기술원>.

#3-나노바이오센서

■ 기술의 정의
효소, 항체, 세포, DNA 등 특정 물질의 존재 여부를 확인하거나 감지할 수 있는 바이오 소자 기술

■ 기술실현의 장애요인
. 혈액 시료를 측정할 수 있는 시료 전처리 기술과의 결합이 취약한 상태임. 시료 전처리와 나노 바이오센서의 결합이 가능하기 위해 마이크로 플루이딕스, 페이퍼 칩 등의 활용이 필요함

■ 기술의 예상 실용화 시기
7~8년 후
. 나노바이오센서 기술은 현재 개발 중이며, 향후 10년 이내에 상품화돼 큰 시장을 형성할 것으로 예측

■ 기술개발동향

한국
. 전북대학교에서 ‘화학 및 바이오 나노 센서용 고신뢰성 다기능 나노절연체’에 대한 연구를 통해 혈액 한 방울로 암 진단 및 진행 속도까지 파악 가능한 나노바이오센서 개발을 세계 최초로 성공

미국
. 캘리포니아공과대학교는 주파수에 따라 반응하는 NEMS기술을 단일 광학 출력선에 결합해 나노스케일 센서를 보다 큰 스케일의 소자에 결합시키는 방법 개발

유럽
. 영국 임페리얼 칼리지 런던대학과 스페인 비고대학은 타겟 분자들의 농도가 낮아질수록 더 강력한 신호를 발생하는 새로운 생물학적 나노바이오센서를 개발. 현재 존재하는 가장 민감한 테스트보다 10배나 더 낮은 농도 검출 가능
. 독일 프라운호퍼연구소는 측정 및 디지털 분석 능력을 조합한 미세한 바이오칩 개발. 비침 습성 측정 방법을 통해 포도당을 측정 및 분석하고 휴대용 소자로 정보를 무선 전송할 수 있다.