컴퓨터의 오작동을 유발하는 소프트웨어(SW)의 오류를 자동으로 찾아내주는 프로그램이 국내에서 개발됐다. 서울대 이광근 교수(컴퓨터공학부)팀은 과학기술부 및 한국과학재단의 창의적연구진흥사업을 통해 SW의 오류를 자동으로 검출해 주는 분석프로그램인 ‘아이락(Airac)’을 개발하는 데 성공했다고 밝혔다. 아이락은 미국, 프랑스에 이어 세번째로 개발된 SW 오류 자동검출 프로그램으로 적은 비용으로 오류없는 SW를 신속하게 개발할 수 있게 해준다.
아주 복잡한 구조의 SW에 숨어있는 오류를 모두 찾아내는 것은 불가능한 것으로 여겨질 정도로 어려운 기술이어서 SW 선진국에서도 2003년이후에나 실용화됐다.
이 교수는 아이락을 삼성전자소프트웨어센터의 실제 SW 개발현장에 적용한 결과 23만줄의 프로그램을 초당 약 50줄의 속도로 1시간반만에 자동분석, 실제 오류들을 모두 찾아내는 성능을 보였다고 설명했다. 아이락의 개발에 따라 적은 비용으로 오류없는 SW를 신속하게 개발할 수 있게 됐을 뿐만 아니라 SW 오류로 인한 막대한 손실도 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대되고 있다.
미국의 경우 SW 오류로 인한 비용이 지난 2002년 595억달러에 달했다. 이 교수는 “아이락은 100% 독자기술로 개발됐다”면서 “특히 아이락의 프로그래밍언어도 5년간의 연구끝에 독자개발한 ‘nML’이라는 차세대 프로그래밍시스템을 사용했다”고 말했다. 그는 “아이락은 기존의 소프트웨어 테스트나 모니터링 기술과 달리 소프트웨어를 실행시키지 않고도 모든 해당 오류를 미리 찾아낼 수 있는 것이 장점이라고 설명했다.
고성능의 초소형 부품 자동설계 기술개발
여러가지 물리 현상을 고려해 가격대비 고성능의 초소형 부품을 자동으로 설계하는 기술이 개발됐다. 서울대학교 항공기계공학부 김윤영 교수 연구팀은 “극미세소자 가공과 정밀 제어에 사용하는 초소형 마이크로 구동장치를 자동 설계하는 기술을 개발했다”고 밝혔다.
이번에 선보인 자동설계기술은 초소형 작동장치를 가격대비 최고 성능을 발휘할 수 있도록 설계하는 기법으로 성능만을 중시한 기존 방식보다 앞선 방법이다.
김 교수는 “초소형 부품과 작동장치를 설계에선 주로 설계자의 경험과 직관에만 의지하기 때문에 시행착오를 자주 겪을 수밖에 없었다”면서 “새 설계 기법은 성능뿐 아니라 제작성까지 고려한 설계방식”이라고 설명했다.
열(熱)나는 실(絲)로 ‘발열 의류’ 개발
실에서 열이 나오는 신소재를 이용한 개발돼 등산 스키 등 레저활동을 하면서도 입을 수 있는 발열의류가 개발됐다.
대덕밸리 벤처기업 유니플라텍(대표 강석환)은 자사가 연구하던 ‘면상발열체’ 기술을 응용해 기존 제품에 비해 월등히 가벼운 발열 점퍼를 생산, 출시했다고 밝혔다.
이 제품은 무게 150g 정도로 가볍고 일반적인 휴대전화 배터리의 절반 정도 크기를 가진 초소형 배터리를 사용하고 있어 크고 무거운 기존 배터리의 사용 문제점을 해결했다. 또 최신의 ‘리튬폴리머’ 건전지를 사용하고 있기 때문에 혹시 발생할 수 있는 폭발 우려 등도 없다. 이 점퍼는 발열량을 원하는 대로 조절할 수 있으며 사용정도에 따라 4~8시간 발열이 가능하다. 회사 관계자는 “추운 날 외부에서 장시간 근무해야 하는 근로자 또는 낚시, 등산, 스키 등을 즐기는 레저인 등에게 적합한 제품”이라고 설명했다.
이 점퍼의 가장 큰 특징은 얼마든지 원하는 형태로 제작 할 수 있다는 것이다. 전기가 흐르면 실 자체에서 열이 발생하는 특수 소재를 사용하고 있기 때문에 일반적인 점퍼와 꼭 같은 모습으로 만들 수 있어 디자인, 활동성 등을 전혀 해치지 않는다.
이 회사의 강 사장은 또 “나노 기술이 적용된 실을 사용하므로 팔과 목 부분도 발열이 가능한 제품을 얼마든지 만들 수 있다”며 “개발하기에 따라서는 점퍼 이외에 어떤 형태의 의류도 제작 할 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
내구성 2배 향상 바리캉 개발
최첨단 기술인 양성자 가속기 기술을 이용해 이발기(일명 바리캉) 날 내구성을 2배 이상 향상시킨 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국원자력연구소 박재원 박사팀은 양성자가속기를 기술을 적용해 이쪾미용실에서 사용하는 ‘바리캉’의 날 수명을 획기적으로 향상시킨 기술 개발에 성공했다고 밝혔다. 이 기술은 양성자 가속기에서 질소이온을 가속해 이용기 날 표면에 주입시킨 결과 날의 표면 경도(단단함)가 일반 이용기의 날보다 2배 이상 증가한 것을 확 인했다.
이온주입 기술은 기체 상태의 원자나 분자에 전기를 띠게 한 뒤 다시 전기를 이용해 가속시켜서 소재나 물질의 표면에 심어 표면의 성질을 향상 시키는 기술이다.
박재원 박사는 “질소이온을 주입한 이용기 날의 수명은 지금까지 약 3~4개월에 불과하던 일반 이용기 날과 달리 6개월~1년가량 사용이 가능하도록 성능이 향상됐다”고 밝혔다. 현재 수입해 사용하고 있는 이용기 날은 주로 티타늄을 코팅한 제품으로 사용 도중 코팅 층이 벗겨져 표면이 손상되면 사용할 수 없는 것이 단점이다.
연구팀은 이번에 개발된 기술은 제품 표면에 원자나 분자를 가속 주입하여 표면만 개질하는 방법이기 때문에 벗겨짐이 전혀 없고, 표면도 부드러워져 사용감도 우수하다는 특징이 있다고 밝혔다. 이와 함께 내마모성까지 획기적으로 향상시켜 국내 관련 산업체의 기술경쟁력을 한층 높여줄 것으로 기대되고 있다.
최병호 양성자기반공학기술개발사업단장은 “이온주입 바리킹날은 내수시장의 90%를 점유하고 있는 외국산의 수입대체 효과는 물론 우수한 기술을 바탕으로 해외시장에까지 진출할 수 있을 것으로 기대 된다”고 말했다.
연구소에 따르면 우리나라 전기바리캉의 시장규모는 연간 약 500억원이며 세 계 시장의 경우 연간 약 10억 달러에 육박한 것으로 추산됐다.국산 이용기 날 제품은 별다른 표면처리 기술이 없어 제품 질이 외국산에 비해 현저히 낮아 내 수시장 점유율이 10% 이하로 극히 저조한 실정이다.
한국원자력연구소는 최근 국내 이용기 날 전문제조업체인 (주)하성전자와 기술 이전 협약을 맺고 이 기술을 이용한 이용기 날 생산에 본격 나섰다.
하충현 하성전자 사장은 “이온주입을 통한 이용기 날 생산기술은 뛰어난 내구성으로 수출 가능성도 높다”고 말했다.
KAIST, 나노입자 이용한 단백질 상호작용 분석기술 개발
두가지 나노 입자 사이의 물리적 특성변화를 이용, 서로 다른 단백질간의 상호작용을 고감도, 초고속으로 분석하는 기술이 KAIST 연구진에 의해 개발됐다.
KAIST 생명과학과 김학성 교수, 오은규 박사 연구팀은 서로 다른 색상의 형광을 내는 두 개의 나노입자가 10나노미터 이내로 가까워지면 그 사이에 에너지 전달이 생겨, 각자의 형광스펙트럼이 달라지는 현상인 FRET(형광공명에너지전이) 방식을 이용, 단백질의 상호작용을 분석하는 시스템을 세계 최초로 구현했다고 밝혔다.
또한 김 교수팀은 수용액에서 안정성이 좋고 단백질 결합이 용이한 표면을 지닌 금 나노입자 제조기술도 함께 개발했다. 10나노미터 이하의 금속나노입자를 이용, 표적물질의 스크리닝, 세포 이미징, 단백질 상호작용 분석 등에 활용하는 기술이 최근 생명공학 분야에서 주목받고 있다. 특히 단백질 상호작용을 고감도, 초고속으로 분석하는 기술은 각종 질병의 진단, 의약품의 개발, 생명현상의 규명 등에 매우 중요하기 때문에 수많은 연구개발이 진행되고 있다.
기존의 연구개발은 주로 단일나노입자를 만들어 여기에 단백질 등의 바이오물질을 붙이는 기술에 집중되어 왔지만, 김 교수팀은 FRET 방식을 이용, 서로 다른 나노입자의 물리적 특성변화를 이용해 단백질 상호작용에 대한 분석이 가능하게 만들었다.
이 기술은 앞으로 질병진단, 의약품 개발, 세포내 단백질 상호작용 규명 등에 활용될 수 있는 기반 기술로, 국내외에 특허출원하였고 관련연구는 미국 화학회지(JACS) 인터넷판에 최근 발표됐다.
사용 수명 반 영구적 ‘무전극 형광등’ 개발
백열등의 필라멘트나 형광등의 전극을 없앤 ‘무전극 형광등’이 최근 국내 연구팀에 의해 개발돼 다음달부터 시판된다.
태양전지·금호전기·이텍 등 산업계와 한국에너지기술연구소·한국산업기술평가원 등 연구소 그리고 국내 대학 등이 컨소시엄을 구성, 산학연 국책사업으로 지난 2002년부터 ‘고효율 무전극 형광등시스템개발사업’에 들어갔다.
그 결과 이 컨소시엄 연구팀이 작년에 유럽 2개 업체에 이어 3번째로 기술개발에 성공해 했다. 김진모 태양전자 조명연구소장은 “이 형광등은 램프만 봤을 때 수명이 반영구적”이라면서 “형광등을 끼우는 기구 속의 안정기(고전압전류 흐름 및 조절기능) 수명이 오래가면 장기적인 사용이 가능해 기존 형광등보다 최고 3-5배 정도 수명이 늘어난다”고 말했다. 반면 가격은 2배 수준이다.
무전극 형광등은 기존의 백열등이나 형광등과는 전혀 다른 원리를 이용해 빛을 만든다. 백열등의 경우 필라멘트를 통해 발광(發光)이 일어난다. 백열등의 뒤를 이은 형광등은 일정기간을 사용하면 양 끝단에 각각 플러스·마이너스 전극이 있고, 형광등 내부에는 전기에너지를 빛에너지로 전환시키는 미세분말인 ‘발광체’와 아르곤과 같은 ‘불활성가스’가 뒤섞여 있다.
연구팀이 개발한 무전극 형광등은 일반가정용 형광등(40-60와트)보다 밝은 100-150와트 정도의 밝기를 낸다. 따라서 가정용보다는 상업용 그리고 대형공간의 실내 천정처럼 형광등 교체가 어려운 지점에 설치될 것으로 기대된다. 가령 △천정이 높은 대형 유통점·백화점·체육관과 같은 시설의 실내조명용 △터널용이나 지하차도용 △가로등 △보안용이 대표적이 사용처다.
김 소장은 “4월에 출시될 우리나라 제품이 성능도 우수하고 유럽제품에 비해 가격경쟁력도 갖추고 있다”면서 “아직 가격 책정은 안됐으나 유럽 제품 가격의 70-80% 수준에서 형성될 것으로 보인다”고 설명했다.
태양열 냉난방시스템 모델 개발
겨울철에는 난방과 온수 기능으로 사용하다가 여름철에는 냉방용으로 전환해 사용할 수 있는 사계절용 태양열온수기 시스템이 개발됐다. 이 시스템은 이르면 2009년에 상용화될 전망이다.
최광환 부경대 냉동공조학과 교수팀은 태양열온수기시스템에 공기 중 수분을 제거하는 제습장치를 연계시켜 겨울에는 태양열을 이용해 가정이나 건물에 온수와 난방을 제공하고 여름철에는 제습을 통한 냉방효과를 얻을 수 있는 ‘사계절용 다목적 태양열온수기 시스템’ 초기모델을 2년에 걸쳐 개발, 상용화 연구에 들어갔다고 밝혔다. 새 태양열온수기 시스템은 액체흡수제를 이용해 여름철 습한 실내공기로부터 수분을 흡수한 후 외부공기와 접촉해 이 수분을 외부로 방출하는 원리로 개발됐다. 액체흡수제는 태양열온수기에서 생성된 70∼80℃도의 온수와 열교환을 통해 기능을 복원한 후 다시 습도가 높은 실내공기로부터 수분 제거를 반복한다.
또 액체흡수제를 상수도나 지열과 연결시켜 온도를 낮추는 열교환 장치를 설치하면 실내온도를 낮출 수 있어 냉방 효과를 가져온다. 연구팀은 이 시스템을 10여 평 규모의 실내공간에 설치하고 여름철 날씨와 같은 기온 32-33℃과 실내습도 80%의 조건에서 실험한 결과 태양열에 의해서 얻어지는 온수온도가 약 70℃일 경우 시간당 약 6㎏의 수분을 제거해 실내습도를 40% 수준으로 떨어뜨리고 실내온도도 27-28℃로 낮출 수 있었다고 밝혔다. 최 교수는 “이 시스템이 상용화되어, 각 건물에 도입되면 여름철 전력사용량이 약 30% 정도는 감소할 것으로 분석된다”고 말했다.
“소변량 조절하는 단백질 첫 규명”
국내 연구진이 체외로 배출하는 소변의 양(量)을 조절함으로써 체내 수분상태를 적정하게 유지하도록 하는 단백질을 처음으로 규명, 국내외 학계의 주목을 받고 있다.
가톨릭대의대 해부학교실 김진·한기환 교수팀은 미국 메릴랜드대 의대 신장내과 권혁무 교수팀과 공동으로 사람의 콩팥(신장)에 있는 ‘토니비피(TonEBP)’ 단백질이 소변량 조절을 통해 체내 수분을 조절하는 메커니즘을 규명했다고 밝혔다.
학술진흥재단의 지원으로 이뤄진 연구결과는 미국 생리학회에서 발간하는 공식잡지(AJPRP) 최근호에 실렸다.
김진 교수는 “일반세포가 견디기 힘들 정도의 높은 삼투질농도에서 세포가 정상기능을 유지하기 위해서는 여러가지 특수단백질을 필요로 하는데 이같은 단백질을 조절하는 기능을 하는 게 토니비피 단백질”이라며 “토피비피 단백질은 단백질 유전자의 조절인자로 작용한다”고 설명했다.
특수유산균 발효유, 간기능 개선 효과 과학적 입증
식품에 대한 기능성 바람이 불면서 최근 주류, 장류 등 발효식품을 이용한 임상실험이 줄을 잇는 가운데 특수 유산균 발효유가 간 기능을 개선하는 것은 물론이고, 체내 항산화 효능 강화와 혈중 알코올 농도를 감소시킨다는 임상시험 결과가 나왔다.
순천향대 의과대 남해선 교수팀은 한국야쿠르트 중앙연구소와 공동으로 장내 유해효소를 억제하고 알코올 분해 능력이 우수한 유산균과 기능성 소재가 들어 있는 유산균 발효유 ‘쿠퍼스’를 사용해 간 기능 개선 효과를 실험한 결과 이 같은 연구결과가 나왔다고 밝혔다
연구팀은 “유산균 발효유의 간 기능 개선 효과를 실험하기 위해 간 기능에 이상이 있는 만성 간 기능 저하자 60명을 대상으로 임상시험을 진행한 결과, 유산균 발효유를 8주간 음용한 그룹의 GOT, GPT, 그리고 γ-GTP 간 기능 수치가 섭취전보다 75%, 82%, 88% 수준으로 각각 개선되었다”고 말했다. 연구팀은 또한 “체내 항산화 효과를 관찰한 시험 결과, 유산균 발효유를 섭취한 군에서는 항산화 효능이 섭취전보다 13.3% 증가된 반면, 그 결과로 노화와 각종 질병의 원인이 되는 과산화지질 함량은 23%나 감소되었고, 혈중 알코올 농도를 측정한 결과에서도 대조군과 비교하여 53.2%나 감소되는 것으로 나타났다”고 밝혔다.
남해선 교수는 “쿠퍼스에 들어 있는 4종의 특수 유산균과 기능성 소재 Y-Mix와 LS, 그리고 베타인, 복합비타민 등이 시너지 효과를 발휘하면서 간 기능을 현저하게 개선시키는 것으로 보인다”고 덧붙였다.
친환경적 리기다소나무 틀재 옹벽 개발
산림청(청장 조연환)이 리기다소나무 간벌재를 이용하여 기존의 콘크리트 옹벽을 대체할 수 있는 자연과 조화된 고내구성의 중력구조체인 틀재옹벽을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 간벌재를 균일한 크기의 원주(90mm)로 깍고 우물정(井)자형의 틀로 연결하여 만든 것이며, 그 틀의 안쪽에는 옹벽을 만들면서 굴채한 토석을 채운 중력구조체로 안정계산에서도 콘크리트 옹벽에 버금가는 것으로 밝혀졌다.
틀재옹벽의 시공은 콘크리트 옹벽과 같이 거푸집과 양생기간이 필요 없고, 시공 후 곧바로 이용할 수 있으므로 공사기간을 약 30배 단축시킬 수 있다. 또 재료가 가볍기 때문에 자재운반이 불편한 곳에도 시공이 가능하므로 긴급재해복구 등에도 신속하게 대처할 수 있다. 틀재옹벽은 콘크리트옹벽 보다 노무비가 164% 감소되어 향후 노무비 상승을 고려한다면 현재보다 훨씬 유리해 질것으로 전망된다.
생명연 최인표 박사팀 암 없애는 ‘면역세포 유전자’ 밝혀
암세포를 죽이는 면역세포의 생성 메커니즘을 국내 연구자가 처음으로 밝혀내 환자 자신의 면역세포로 암을 치료할 수 있는 길이 열렸다.
한국생명공학연구원 최인표 박사 연구팀은 “암세포를 직접 파괴하는 자연살해(Natural Killer, NK) 세포를 만들어내는 유전자를 세계 최초로 찾아냈다”고 밝혔다. 백혈구의 일종인 NK세포는 암세포에 구멍을 내 물과 염분을 집어넣어 세포를 팽창시켜 죽이거나, DNA를 잘라내는 효소를 집어넣어 세포를 수축시켜 죽인다.
최 박사는 “골수(骨髓)에 있는 줄기세포는 인체의 모든 세포나 조직으로 분화되는데 이중 NK세포로 분화될 때는 ‘VDUP1’이라는 유전자가 결정적인 역할을 한다는 사실을 동물실험을 통해 밝혀냈다”고 밝혔다. 연구팀은 VDUP1 유전자를 제거한 생쥐에서는 NK세포가 정상 생쥐보다 크게 줄어들어 암세포가 이상증식한다는 사실을 확인했다.
연구팀의 윤석란 박사는 “이와 함께 생쥐에서 추출한 줄기세포를 실험실에서 NK세포로 분화시킨 뒤 다시 피부암에 걸린 생쥐에 주입해 암 치료 효과를 확인했다”며 “같은 방법으로 환자의 골수에서 줄기세포를 추출해 인위적으로 NK세포를 만든 뒤 다시 환자에게 주입함으로써 암을 치료할 수 있을 것”이라고 말했다.
연구팀은 “앞으로 동물실험을 계속해 실제 환자에게 적용할 수 있을 정도로 발전시킬 것”이라며 “이번 연구를 통해 수술·항암제·방사선 요법 등 기존 방법으로는 치료하지 못한 말기 암환자들을 치료할 수 있는 ‘제4의 항암치료요법’ 개발에 주도권을 확보했다”고 밝혔다. 연구결과는 ‘셀(Cell)’ 자매지인 ‘이뮤니티(Immunity)’ 인터넷판에 발표됐다.
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