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2024-11-22 (금)

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[신소재 신기술(83)] 강도 조절 착용형 로보패브릭, 드론·의료기기 활용 기대

필요에 따라 강도가 350배까지 증가하는 특수 패브릭(직물)이 개발됐다. 싱가포르 냔양공대(NTU) 연구팀이 의료 기기와 드론, 로봇 팔 등 소프트 로봇에 활용 가능한, 필요에 따라 강도를 조절할 수 있는 직물 '로보패브릭(RoboFabric)'을 개발했다고 인터레스팅엔지니어링이 전했다. 로보패브릭은 기하학적인 디자인과 3D 프린팅, 로봇 제어 기술을 결합하여 탄생했다. 특허 출원중인 로보패브릭 기술 천산갑과 아르마딜로의 비늘 등 자연에서 영감을 얻어 개발됐다고. 수석과학자인 난양대 기계항공공학부 왕이판 교수는 "문어의 모양 변형과 강성 변화처럼 동물이 복잡한 구조를 통해 팔다리에 다양한 기능을 부여하는 데서 영감을 받았다"고 말했다. 이 기술은 3D 프린팅된 타일들을 금속 섬유 또는 외부 연성 케이스를 통해 연결하고, 금속 섬유가 수축하면 타일들이 맞물려 견고해지는 원리를 활용했다. 이를 통해 로보패브릭 강성은 350배 이상 증가하며, 강도와 안정성이 향상된다. 로보패브릭은 의료 기기 외에도 구조 로봇이나 탐사 로봇 등 로봇 공학에도 적용될 수 있다. 연구팀은 로보패브릭을 활용해 무거운 짐을 들때 도움을 줄 수 있는 팔꿈치 지지대와 파킨슨병 환자의 손떨림 완화, 일상 활동에서 관절 안정에 도움을 줄 수 손목 지지대 시제품을 제작했다. 또한 연구팀은 얇고 물결 모양의 타일로 만들어진 작은 로봇을 시연했다. 로보페브릭은 진공 상태에서는 단단해지고, 진공이 해제되면 부드러워진다. 이같은 로보패브릭의 특성 때문에 이 직물로 제작된 로봇은 벌레처럼 기어오르거나 물속에서 헤엄치면서 작은 짐을 운반하거나, 딱딱한 껍질을 형성해 깨지기 쉬운 불건을 보호할 수 있다. 이러한 기능은 복잡한 지형에서 이동하고, 필요에 따라 보호 기능을 제공해야 하는 탐사 로봇이나 구조 로봇에게 매우 중요하다. 이번 연구 결과는 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)' 저널에 게재됐다.
- 포커스온
2024-07-24
DNA 테스트로 드러난 천산갑 밀렵 핫스팟

DNA 테스트를 통해 멸종 위기 동물인 천산갑의 밀렵 장소가 밝혀졌다. 세계에서 가장 많이 밀매되는 포유류인 천산갑의 비늘은 일반적으로 나이지리아에서 배송되지만 대부분의 천산갑은 카메룬에서 온다. 아프리카 천산갑의 잔해를 DNA로 추적해 특정 산림 개체군을 파악했다는 보고서가 학술지 '사이언스 어드밴스(Science advances)'에 최근 게재됐다. 2012년 이후, 멸종 위기에 처한 천산갑의 밀렵 지역은 시에라리온에서 카메룬으로 옮겨졌다. DNA 테스트는 법 집행 기관이 매년 전 세계적으로 밀렵되어 불법 운송되는 천산갑의 출처를 빠르게 식별하는 데 도움이 된다. 영국 케임브리지 대학의 보존 생물학자인 샬레스 이모그로(Charles Emogor) 박사는 천산갑 밀렵의 중심지를 식별하는 것의 중요성을 강조했다. 그는 "천산갑 밀렵의 중심지를 식별하는 것은 천산갑의 감소를 억제하는 데 매우 중요하며 이 논문은 이러한 천산갑 감소를 해결하기 위해 엄청난 노력을 기울였다"고 말했다. 비늘개미핥기라고도 불리는 천산갑은 변형된 모낭에서 자라는 파충류와 같은 비늘을 가진 유일한 포유류다. 위협을 받으면 야행성 동물은 공 모양으로 굴러간다. 인간의 사냥을 피하기 위한 일종의 계략이다. 비늘개미핥기라고도 불리는 이 천산갑은 유일하게 비늘을 가진 포유류로, 위협을 받을 때 공 모양으로 구를 수 있다. 이들은 주로 전통 의학에 사용되는데, 아시아 천산갑의 부족으로 인해 다른 지역에서의 사냥이 증가했다. 비록 효과적인 치료법으로 입증되지 않았음에도 중국에서 수요가 크다. 국제 협정에 따라 국가 간 천산갑 거래가 금지되어 있지만, 홍콩 당국은 특히 흰 배 천산갑(Phataginus tricuspis) 등을 정기적으로 대량 밀수한다. 나이지리아는 천산갑 수출의 주요 허브이지만, 종의 흔적은 종종 거기서 끝나기도 한다. 유전자 추적은 종 식별에 길을 제공하지만, 개별 동물의 정확한 출처를 파악하는 것은 까다롭다. 틴스만 박사와 동료들은 천산갑의 하위 개체군에 고유한 유전 패턴을 찾기를 바라며, 9개국 현지 시장에서 수집한 111개의 천산갑 조직 및 혈액 샘플에서 게놈 서열을 분석했다. 게놈에는 약 400만 개의 작은 유전적 변이, 즉 단일 염기 다형성(SNP)이 포함되어 있어, 별개의 집단을 식별하는 데 사용된다. 컴퓨터 프로그램은 5개의 주요 모집단을 나타내는 96개의 SNP를 선택했다. 연구진은 이 96개 SNP를 통해 111개 샘플 중 87%의 출처를 평균 100km 이내에서 확인할 수 있었다. 이 SNP를 이용하여, 연구원들은 테스트 칩을 제작하고, 2012년부터 2018년까지 홍콩에서 압수된 천산갑 비늘 643개를 분석했다. 칩에는 천산갑 비늘의 샘플에 일치하는 DNA가 포함되어 있으면 빛을 발하는 작은 DNA 조각이 포함되어 있다. 다음으로, 연구팀은 이 테스트를 사용하여 2012년부터 2018년까지 홍콩에서 압수된 32개의 배송물에서 643개의 천산갑 비늘을 분석했다. 연구팀은 밀렵 활동이 처음에는 시에라리온과 가나에 집중되었다가 나중에 나이지리아로 옮겨갔다는 사실을 밝혀냈다. 2017년에는 천산갑 비늘 대부분이 카메룬에서 생산된 것으로 나타났다. 이동의 정확한 이유는 불분명하지만, 서부 지역에서 천산갑을 찾기 어려워졌거나, 법 집행 강화로 인해 밀렵꾼들이 새로운 지역으로 이동했을 가능성이 있다. 또한, 선적 기록만으로는 밀렵된 천산갑을 추적하는 데 한계가 있음이 드러났다. 홍콩 화물 기록에서 95%가 나이지리아에서 온 것으로 나타났지만, DNA 검사 결과 천산갑 비늘의 5% 미만만이 실제로 나이지리아 산이었다. 이번 연구 결과는 밀렵 압력이 가장 심한 곳에서 보존 노력을 집중하는 데 도움이 될 수 있다. 남아 있는 천산갑 규모를 파악하고 이를 효과적으로 모니터링하는 방법 등 많은 과제가 남아 있지만 지난 10년 동안 천산갑 보존에 대한 인식이 높아지면서 연구와 자금 지원이 증가했다. 연구팀은 조사 결과를 카메룬의 당국과 천산갑 보존 단체와 공유했다. SNP 테스트를 통해 법 집행 기관은 저천산갑 비늘의 출처를 빠르고 저렴하게 확인할 수 있었다. 연구팀은 밀렵이 의심되는 콩고 민주 공화국에서 더 많은 천산갑 개체수를 확인하기를 기대하고 있다.
- 산업
2023-12-19