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🎁댓글 이벤트🎁 아이언맨 등장! 사람이 진짜 휴머노이드를 입는다면?!🤖 가능성을 입다, 한계를 넘다 Part.1 l 선을 넘는 과학자들

웨어러블 로봇은 공상과학 영화 속 아이언맨의 모습을 현실로 구현하려는 시도에서 시작되었습니다. 이는 단순히 기계적인 장치를 입는 것을 넘어, 사고나 선천적인 이유로 이동의 불편함을 겪는 이들에게 새로운 가능성을 선사하는 기술입니다. 특히 하반신 마비 장애인들이 다시 자신의 발로 일어서고 걸을 수 있도록 돕는 것이 이 연구의 핵심적인 목표입니다. 기술의 발전은 우리 주변의 평범한 이웃들이 겪는 신체적 한계를 극복하게 함으로써 삶의 질을 획기적으로 변화시키는 힘을 가지고 있습니다. 사람이 걷기 위해서는 뇌의 신호가 척수를 거쳐 근육으로 전달되어야 하지만, 하반신 마비 장애인들은 이 연결이 끊어져 움직임을 조절할 수 없습니다. 초기 연구에서는 비장애인의 보행 데이터를 로봇에 그대로 적용하면 해결될 것이라 낙관했으나, 실제로는 미세한 균형 차이로 인해 쉽게 넘어지는 문제가 발생했습니다. 이를 해결하기 위해 공학적인 관점에서 무게 중심을 분석하고, 지팡이를 활용해 안전 영역을 넓히는 등 보행의 안정성을 확보하기 위한 심도 있는 고민이 이어졌습니다. 2016년 사이배슬론 대회에 참가하여 동메달을 획득한 경험은 연구팀에게 중요한 전환점이 되었습니다. 당시 로봇은 걷는 기능에만 집중한 나머지, 일상생활에서 필수적인 '가만히 서 있기'와 같은 정적인 균형 잡기에는 취약하다는 사실을 깨달았습니다. 단순히 이동하는 속도뿐만 아니라 사용자가 로봇을 입고 있는 동안 얼마나 편안하고 안정적으로 자세를 유지할 수 있는지가 기술의 완성도를 결정짓는 핵심 요소임을 확인한 것입니다. 이러한 반성은 다음 단계의 기술 혁신을 이끄는 밑거름이 되었습니다. 기술적 한계를 극복하기 위해 연구팀은 발목 구동기 개발에 착수했습니다. 좁은 공간에서 강력한 힘을 내는 모터 기술을 국산화하는 데 성공하며, 로봇 스스로 균형을 제어하고 지팡이 없이도 서 있을 수 있는 수준에 도달했습니다. 특히 하드웨어 제작에 그치지 않고 사용자의 신체 특성에 맞춘 머신러닝 기술을 도입하여, 반복적인 훈련을 통해 로봇이 스스로 가장 자연스러운 보행 방식을 찾아내도록 설계했습니다. 이는 로봇이 단순한 기계를 넘어 사용자의 신체 일부처럼 최적화되는 과정을 의미합니다. 2020년 제2회 사이배슬론 대회에서 대한민국 연구팀은 압도적인 기량으로 금메달을 목에 걸었습니다. 4년 전보다 8배나 빨라진 속도로 계단과 험지를 돌파하며 세계 최고의 기술력을 입증한 것입니다. 이제 연구는 여기서 멈추지 않고 더욱 진화한 '워크온슈트 F1' 공개를 앞두고 있습니다. 하반신 마비 장애인들이 일상에서 제약 없이 자유롭게 움직일 수 있는 세상을 만들기 위한 도전은 계속될 것이며, 이는 인간의 의지와 로봇 기술이 결합하여 만들어낼 찬란한 미래의 모습입니다.

국립과천과학관선을 넘는 과학자들🔬

생명과학
융합

[석학인터뷰] 문수복_양자내성암호??? | 2021 가을 카오스강연 '과학의 희열'

스스로를 '공순이'라 부르며 자긍심을 느끼는 공학자의 삶은 현실적인 문제를 직접 해결하는 능력에서 시작됩니다. 어린 시절 산수와 수학에 매료되었던 경험은 자연스럽게 이과의 길로 이어졌고, 암기보다는 논리적인 사고를 즐겼던 성향이 밑거름이 되었습니다. 1980년대 당시 여성 과학자가 드문 환경이었음에도 불구하고, 좋아하는 일을 선택하는 데 주저함이 없었던 열정은 오늘날 전산학 분야의 전문가로 성장하는 원동력이 되었습니다. 전산학은 21세기를 살아가는 현대인에게 필수적인 기초 소양 교육과도 같습니다. 과거 '전자계산기공학과'라는 이름으로 불리며 단순히 계산기를 만드는 학문으로 오해받던 시절을 지나, 이제는 정보를 습득하고 가공하며 표현하는 모든 과정을 책임지는 핵심 학문으로 자리 잡았습니다. 컴퓨터를 얼마나 잘 활용하느냐에 따라 개인의 능력과 업무 효율이 결정되는 시대인 만큼, 전산학은 우리 삶의 모든 영역에 깊숙이 스며들어 그 중요성을 더해가고 있습니다. 네트워크와 통신에 대한 관심은 대학원 시절의 설레는 경험에서 비롯되었습니다. 지금처럼 고성능 장비가 흔치 않던 시절, 플로피 디스크를 수십 장씩 갈아 끼우며 컴퓨터를 켜던 열악한 환경 속에서도 네트워크를 통한 소통은 경이로움 그 자체였습니다. 모르는 사람과 실시간으로 채팅을 주고받으며 느꼈던 기술적 충격은 컴퓨터 네트워크라는 미지의 세계를 탐구하게 만든 결정적인 계기가 되었으며, 이는 평생의 연구 주제로 이어지는 소중한 시작점이 되었습니다. 양자 컴퓨팅은 기존 컴퓨터가 해결하기 어려운 복잡한 연산을 획기적인 속도로 처리할 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 하지만 모든 연산에 만능인 것은 아니며, 특정 분야에 특화된 성능을 발휘하는 방향으로 발전하고 있습니다. 특히 보안 분야에서는 양자 컴퓨터의 공격을 견뎌낼 수 있는 '양자 내성 암호'의 표준화 작업이 활발히 진행 중입니다. 기술의 발전과 함께 이를 방어하기 위한 새로운 알고리즘의 등장은 디지털 세상의 안전을 지키기 위한 필수적인 과정입니다. 소셜 미디어는 정보 공유의 장으로 시작되었으나, 시간이 흐르며 예상치 못한 부작용을 드러내고 있습니다. 10대들이 느끼는 정신적 압박이나 '소셜 딜레마'와 같은 사회적 문제는 우리가 기술을 대하는 태도를 되돌아보게 만듭니다. 타인의 삶과 자신을 비교하며 느끼는 소외감이나 과시적인 소통 방식은 미디어가 주는 폐해 중 하나입니다. 과거 담배 회사가 유해성을 숨겼던 것처럼, 디지털 미디어의 부정적인 영향에 대해서도 이제는 냉철한 자각과 대응이 필요한 시점입니다. 최근 주목받는 메타버스는 기술적 한계와 감성적 차이라는 두 가지 과제를 안고 있습니다. 현재의 메타버스는 조작의 어려움이나 속도 저하와 같은 물리적인 제약이 존재하며, 이는 기술의 발전으로 점차 극복될 것입니다. 그러나 온라인에서의 공허함은 사람과 사람이 직접 마주 보고 나누는 아날로그적 감성을 온전히 대체하기 어렵습니다. 기술이 아무리 신기하고 편리해지더라도, 인간이 진정으로 원하는 소통의 본질이 무엇인지에 대한 고민은 미디어 아트를 포함한 다양한 분야에서 계속되어야 합니다. 미래의 전산학 연구는 데이터 센터 네트워크의 급격한 변화와 함께 새로운 국면을 맞이하고 있습니다. 초고성능 장비와 방대한 규모의 인프라가 요구되는 환경 속에서, 네트워크 기술이 어떻게 조화롭게 활용될 수 있는지는 여전히 중요한 연구 과제입니다. 또한, 초·중·고 교육 과정에서 정보 교육의 비중을 높여 일반인들도 운영체제나 네트워크의 기본 원리를 이해할 수 있는 토대를 마련해야 합니다. 인공지능 시대를 지탱하는 보이지 않는 뿌리인 네트워크 인프라에 대한 지속적인 탐구는 멈추지 않을 것입니다.

문수복

카오스재단카오스강연

수학

[인터뷰] 이성빈_ 양자역학, 항상 상식(선입견)이 문제입니다! | 2021 가을 카오스강연 '과학의 희열'

이성빈 교수는 어린 시절부터 확고한 과학자의 꿈을 가졌던 것은 아니었지만, 고등학교 시절 매체를 통해 접한 우주와 은하에 대한 호기심을 계기로 물리학의 길에 들어섰습니다. 대학 진학 후 양자역학을 깊이 있게 배우면서 학문의 매력을 느꼈고, 이후 응집물리학이라는 생소한 분야의 재미를 발견하며 연구에 매진하게 되었습니다. 특히 눈에 보이지 않는 미시 세계의 원리를 탐구하는 과정에서 느꼈던 학문적 깊이는 그를 이론물리학자의 길로 이끄는 결정적인 계기가 되었습니다. 연구 과정에서 마주하는 가장 큰 장애물은 역설적이게도 우리가 태어나면서부터 자연스럽게 갖게 된 일상적인 직관과 선입견입니다. 물체가 굴러가야 한다는 식의 상식은 양자역학의 미시 세계 원리와 정면으로 충돌하기 때문입니다. 이러한 고정관념을 타파하는 특별한 비법은 존재하지 않으며, 오직 끊임없는 공부를 통해 실험이 보여주는 결과를 편견 없이 수용하는 태도만이 진리에 다가가는 유일한 길임을 강조합니다. 이는 학자로서 가져야 할 가장 기본적이면서도 어려운 자세이기도 합니다. 현재 그의 주된 연구 주제는 물질 내부에서 전자가 어떻게 흐르는지를 규명하는 것이며, 특히 자석과 관련된 현상을 깊이 있게 다루고 있습니다. 양자역학은 우리의 상식을 깨는 신선함을 제공하며, 당장의 실용성을 예측하기는 어렵지만 과거의 양자역학이 현대 전자제품의 기반이 되었듯 미래의 가능성을 품고 있습니다. 연구의 연장선에서 매 순간 느끼는 학문적 즐거움은 그가 10년 뒤를 기약하기보다 현재의 탐구 과정 자체에 몰입하게 만드는 원동력이 됩니다.

이성빈

카오스재단카오스강연

물리학

[강연] 보이는 우주와 보이지 않는 우주 _ by박성찬ㅣ 2021 '시간, 물질 그리고 우주' 5강 | 5강

우주의 기원과 시간의 본질에 대한 탐구는 인류가 오랫동안 품어온 가장 근원적인 질문 중 하나입니다. 현대 물리학은 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 통해 시간과 공간이 별개의 존재가 아닌, '시공간'이라는 하나의 유기적인 구조로 얽혀 있음을 밝혀냈습니다. 이러한 관점의 변화는 우리가 우주를 바라보는 방식을 근본적으로 뒤바꾸어 놓았으며, 거대한 우주의 팽창과 기본 입자의 움직임을 하나의 틀 안에서 이해하려는 시도로 이어졌습니다. 시공간의 휘어짐이 중력을 결정한다는 사실은 우주의 거대 구조를 설명하는 핵심적인 열쇠가 되었습니다. 물질의 근원을 찾아가는 여정은 양자역학이라는 미시 세계의 법칙을 마주하게 합니다. 우리 주변을 구성하는 모든 물질은 원자보다 더 작은 기본 입자들로 이루어져 있으며, 이들은 끊임없이 상호작용하며 우주의 질서를 만들어냅니다. 에너지가 물질로 변하고, 다시 물질이 에너지로 환원되는 과정은 우주의 탄생과 진화의 핵심적인 메커니즘입니다. 이러한 물리적 법칙들은 단순한 수식을 넘어 우주가 존재하는 방식 그 자체를 설명해 줍니다. 미시 세계의 불확정성이 거시 세계의 확정성과 어떻게 연결되는지를 이해하는 것은 현대 과학의 중요한 과제입니다. 우주는 약 138억 년 전 빅뱅을 통해 시작되었습니다. 아주 작은 점에 불과했던 우주가 급격히 팽창하며 현재의 광활한 공간을 형성했다는 사실은 현대 우주론의 근간을 이룹니다. 초기 우주의 뜨겁고 밀도 높은 상태에서 빛과 물질이 분리되었고, 그 흔적은 오늘날 우주 배경 복사라는 형태로 우리에게 전달되고 있습니다. 이는 과거의 사건이 현재의 우주 구조에 어떤 영향을 미쳤는지를 보여주는 결정적인 증거가 됩니다. 우주의 팽창 속도를 측정함으로써 우리는 우주의 나이와 미래의 운명을 예측할 수 있는 단서를 얻게 되었습니다. 시간의 흐름은 왜 한 방향으로만 흐르는가에 대한 해답은 엔트로피 법칙에서 찾을 수 있습니다. 열역학 제2법칙에 따르면 고립된 계의 엔트로피는 항상 증가하는 방향으로 나아갑니다. 이러한 엔트로피의 증가는 과거와 미래를 구분 짓는 '시간의 화살'을 정의하며, 우주가 결국 열적 죽음이라는 평형 상태를 향해 가고 있음을 암시합니다. 질서에서 무질서로 향하는 이 거대한 흐름은 생명과 우주의 모든 변화를 관통하는 원리입니다. 우리가 경험하는 시간의 비가역성은 우주 전체의 통계적인 필연성에 기인한 것이라 볼 수 있습니다. 블랙홀은 시공간의 곡률이 극단적으로 휘어진 천체로, 현대 물리학의 한계를 시험하는 장소입니다. 엄청난 중력으로 인해 빛조차 빠져나올 수 없는 이 영역에서는 시간의 흐름이 멈춘 것처럼 느껴지기도 합니다. 블랙홀 연구는 일반 상대성 이론과 양자역학을 통합하려는 양자 중력 이론의 실마리를 제공합니다. 우주의 가장 극단적인 환경을 이해함으로써 우리는 시공간의 본질에 한 걸음 더 다가갈 수 있게 됩니다. 최근에는 블랙홀의 그림자를 직접 관측하는 데 성공하며, 이론으로만 존재하던 우주의 신비가 점차 실체적인 모습으로 드러나고 있습니다. 우리가 관측할 수 있는 물질은 우주 전체의 극히 일부에 불과합니다. 보이지 않는 암흑 물질과 우주의 가속 팽창을 일으키는 암흑 에너지는 현대 물리학의 가장 큰 수수께끼 중 하나입니다. 이들은 은하의 형성과 우주의 거대 구조를 유지하는 데 결정적인 역할을 하지만, 그 실체는 여전히 베일에 싸여 있습니다. 미지의 영역을 탐구하는 과정은 과학적 호기심을 자극하며 우주에 대한 우리의 이해를 확장하는 동력이 됩니다. 암흑의 세계를 밝혀내려는 노력은 우리가 알고 있는 물리 법칙을 재정의해야 할지도 모르는 거대한 전환점을 예고합니다. 시간과 물질, 그리고 우주를 관통하는 물리 법칙들은 서로 긴밀하게 연결되어 거대한 조화를 이룹니다. 우리는 우주의 먼지에서 태어나 우주의 법칙을 이해하려는 지적 존재로 진화했습니다. 과학은 단순히 지식을 쌓는 과정이 아니라, 우리가 어디에서 왔고 어디로 가는지에 대한 답을 찾아가는 숭고한 여정입니다. 우주의 신비를 하나씩 풀어가는 과정에서 우리는 존재의 경이로움을 느끼며, 더 넓은 세계를 향한 탐구를 멈추지 않을 것입니다. 이러한 지적 탐구는 인류가 우주라는 거대한 무대에서 자신의 위치를 확인하고 미래를 설계하는 밑거름이 됩니다.

박성찬

카오스재단카오스강연

물리학
천문학

[그림으로 보는 과학뉴스] 회춘의 꿈, 현실로?

최근 카이스트 연구팀이 노화된 인간의 진피 섬유아세포를 다시 젊은 상태로 되돌리는 '역노화' 원천 기술을 개발했다는 소식이 전해졌습니다. 이는 단순히 노화를 늦추는 단계를 넘어, 이미 기능을 상실해가는 세포를 정상적인 젊은 세포로 회복시킬 수 있다는 점에서 과학계에 큰 충격을 안겨주었습니다. 특히 이번 연구는 우리 몸의 피부 세포를 대상으로 하여, 노화가 피할 수 없는 자연의 섭리가 아니라 인위적으로 조절 가능한 생물학적 현상임을 시사하고 있습니다. 연구의 핵심은 노화 과정에서 중요한 역할을 하는 단백질 인자인 'PDK1'을 발견한 데 있습니다. 연구팀은 PDK1을 조절함으로써 노화와 밀접하게 연관된 mTOR 단백질과 NF-κB와 같은 인자들을 동시에 억제할 수 있음을 밝혀냈습니다. 이러한 제어 과정을 통해 인터루킨과 같은 염증 유발 물질인 사이토카인의 생성이 억제되고, 세포는 다시 어린 시절의 활발한 상태로 돌아가게 됩니다. 이는 복잡하게 얽힌 노화의 사슬을 끊어낼 수 있는 결정적인 고리를 찾아낸 성과라 할 수 있습니다. 실제로 PDK1을 조절한 노화 세포는 젊은 세포의 특징인 활발한 콜라겐 합성을 재개하는 모습을 보였습니다. 나이가 들면 피부의 탄력을 유지하는 진피 섬유아세포의 수와 활동성이 급격히 떨어지며 주름이 생기고 수분 보유력이 낮아지기 마련입니다. 하지만 이번 기술을 통해 진피 섬유아세포가 다시 젊어지면 피부 조직의 탄력성이 회복되고 건강한 상태를 유지하게 됩니다. 이는 향후 고기능성 화장품 개발이나 피부 재생 치료 분야에서 인류의 삶의 질을 높이는 혁신적인 변화를 불러올 것으로 기대됩니다. 이번 성과가 더욱 주목받는 이유는 연구 방식의 독창성에 있습니다. 생명 현상을 하나의 거대한 네트워크로 파악하는 시스템 생물학적 접근이 주효했습니다. 연구팀은 방대한 유전자와 단백질 간의 상호작용 데이터를 분석하여 '앙상블 불리언 네트워크 모델'을 구축했습니다. 이를 통해 수많은 변수 속에서 노화를 되돌릴 수 있는 최적의 타깃을 대규모 컴퓨터 시뮬레이션으로 정확히 찾아낼 수 있었습니다. 이는 전통적인 생물학 연구의 한계를 새로운 논리로 극복한 사례입니다. 컴퓨터 가상 실험을 통해 특정된 결과는 3차원 인공 피부 재건 실험을 통해 그 효과가 입증되었습니다. 과거의 생물학 연구가 오랜 관찰과 수작업에 의존했다면, 이제는 빅데이터와 공학적 설계를 통해 발견의 속도를 획기적으로 높이고 있습니다. 이러한 융합 연구에 인공지능 기술이 더욱 깊숙이 결합된다면 인류는 노화를 극복하고 건강한 삶을 연장하는 영생의 기술에 한 걸음 더 가까워질 것입니다. 과학의 발전이 가져올 미래는 우리가 상상하는 것보다 훨씬 빠르게 현실로 다가오고 있습니다.

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생명과학
융합

[강연] 시냅스 생쥐 그리고 정신질환 (1) _ 김은준 교수 | 2016 봄 카오스 강연 '뇌 - Brain' 8강 | 8강 ①

우리 뇌 속에는 약 천억 개의 신경세포가 존재하며, 이들은 시냅스라는 접합부를 통해 서로 끊임없이 소통합니다. 시냅스는 신경세포의 축삭 말단에서 분비된 신경전달물질이 다음 세포의 수용체에 결합하며 신호를 전달하는 물리적 장소입니다. 하나의 신경세포에는 수천 개의 시냅스가 마치 크리스마스트리의 전구처럼 촘촘하게 매달려 있습니다. 이러한 방대한 네트워크는 뇌가 정보를 처리하고 명령을 내리는 가장 기초적인 단위가 되며, 우리 몸의 모든 활동을 조율하는 핵심적인 역할을 수행합니다. 시냅스는 크게 신호를 촉진하는 흥분성 시냅스와 이를 억제하는 억제성 시냅스로 나뉩니다. 건강한 뇌 기능을 유지하기 위해서는 이 두 시냅스 사이의 정교한 균형이 무엇보다 중요합니다. 만약 이 균형이 깨져 흥분이 과도해지면 뇌전증과 같은 질환이 발생할 수 있고, 반대로 억제가 지나치면 수면 장애나 우울감이 나타날 수 있습니다. 100조 개에 달하는 시냅스들이 실시간으로 만들어내는 이 역동적인 균형이 곧 우리의 정신적 건강을 결정짓는 핵심 요소라고 할 수 있습니다. 뇌 질환은 크게 신경과 질환과 정신과 질환으로 구분할 수 있습니다. 파킨슨병이나 알츠하이머와 같은 신경과 질환은 주로 신경세포 자체가 사멸하면서 발생하는 반면, 조현병이나 우울증 같은 정신과 질환은 세포의 죽음보다는 시냅스와 신경 회로의 미묘한 기능 변화에서 기인합니다. 즉, 뇌의 하드웨어적인 손상보다는 소프트웨어적인 신호 전달 체계의 이상이 정신 질환의 주요 원인이 되는 것입니다. 이러한 차이를 이해하는 것이 현대 뇌 과학 연구와 치료의 중요한 출발점이 됩니다. 최근 뇌 과학에서는 인지 과정의 중요성이 점차 강조되고 있습니다. 인지는 자기 자신과 주변 환경을 인식하는 능력으로, 이 과정에 문제가 생기면 다양한 정신 질환으로 이어집니다. 예를 들어 자신에 대한 인지가 왜곡되면 망상이나 조현병이 나타날 수 있고, 타인에 대한 인지 부족은 자폐 스펙트럼 장애의 원인이 되기도 합니다. 또한 주의 집중의 대상에 대한 인지 오류는 ADHD를 유발합니다. 결국 우리가 세상을 어떻게 받아들이느냐 하는 인지의 틀이 정신 건강을 지탱하는 중요한 척도가 되는 셈입니다. 신경 정신 질환은 환자 개인의 고통을 넘어 막대한 사회적, 경제적 비용을 발생시킵니다. 전 세계적으로 관련 시장 규모는 수백 조 원에 달하며, 특히 조현병과 우울증은 매우 큰 비중을 차지하고 있습니다. 아직 자폐 스펙트럼 장애와 같이 명확한 치료제가 개발되지 않은 분야도 많지만, 시냅스와 인지 과정에 대한 연구가 깊어짐에 따라 새로운 치료 가능성이 열리고 있습니다. 뇌의 복잡한 메커니즘을 밝혀내고 질병의 원인을 규명하는 일은 인류의 삶의 질을 높이는 가장 도전적이고도 가치 있는 과제 중 하나입니다.

김은준

카오스재단카오스강연

뇌인지과학