앞으로 이런 집에서 살고 싶다. 좀 먼 미래가 되지 않기를 바란다.
그럼, 유비쿼터스 미래의 가정으로 초대합니다.
2009년 5월 23일 토요일
2009년 5월 22일 금요일
스스로 물 주는 식물 - Design Nature의 시대
조물주 하나님의 디자인을 모방하라.
지구온난화로 인하여 많은 사람들이 두려움에 떨고 있다.
그러나 새로운 혁명은 없다.
창조되어 인류에게 주신 자연을 보고 배워야 한다. 자연은 스스로 변화에 적응하며 발전하고 있기 때문이다. 스스로 물을 주는 식물을 보고 배우는 copy nature의 시대가 도래하였다.
진정한 유비쿼터스 시대에는 새로운 발상이 필요하다.
궁금한 사람은 아래 글을 읽으시라.
펼쳐두기.. [이스라엘 연구팀, 스스로 물 주는 식물 발견, 극단적으로 건조한 조건(extreme arid conditions)에서도 다른 식물들보다 무려 16배 이상의 물을 수집하여 공급함으로써 항상 번성하는 대황(大黃) 식물 발견, 대황의 원리를 나노기술로 접근하면 그 지능을 그대로 모방하여 사막에서도 끄떡없이 살아가는 방법을 찾을 수 있어, 독일 자연과학 학술지 나투어비센샤프텐지(Naturwissenschaften) 2009년 3월 호에 "Rheum palaestinum(desert rhubarb), a self-irrigating desert plant(사막에서 스스로 물을 공급하는 대황의 발견)"라는 논문으로 발표(The plant that can water itself(26/May/2009)] 1. 발견의 개요 1. 발견의 개요 이스라엘의 네게브 사막(Negev Desert)에서 스스로 물을 주는 식물(a plant that waters itself)이 발견됐다. 대황(大黃)의 일종(a type of rhubarb)인 이 식물은 빗물(rain water)을 뿌리로 흘려 보내도록 홈통 모양으로 깊이 패인 채널을 만드는 특수한 구조의 잎(specially designed leaves)을 갖고 있으며, 지구상에서 유일하게 스스로 물을 공급하는 식물로 알려져 있다(It is the only known plant in the world able to self-irrigate). 이와 같은 자연에 대한 적응(adaptation)은 대황으로 하여금 극단적으로 건조한 조건(extreme arid conditions)에서도 같은 지역에 있는 다른 식물들보다 무려 16배 이상의 물을 수집하여 공급함으로써 항상 번성하도록(flourish) 하는 것이라고 이번 연구를 주도한 이스라엘 하이파 대학(University of Haifa)의 연구진은 지적한다. 이번 연구는 독일 자연과학 학술지 나투어비센샤프텐지(Naturwissenschaften) 2009년 3월호에 "Rheum palaestinum(desert rhubarb), a self-irrigating desert plant(사막에서 스스로 물을 공급하는 대황의 발견)"(Lev-Yadun et al., Naturwissenschaften, 2009) 1)라는 논문으로 발표되었다. 이번 연구를 주도한 하이파 대학의 3명의 교수는 네게브 사막에서 식물을 연구하는 도중 사막에서 번성하는 이번의 대황 식물을 최초로 발견하였다. [그림 : 장미꽃처럼 활짝 핀 사막의 대황(Desert rhubarb in bloom). Credit : G. Ne'eman] 2. 대황이 살아가는 자연의 원리 사람들은 자연에 존재하는 아주 희귀한 식물이나 매우 인기있는 식물들을 좋아한다. 그러나 연구원들은 이 대황 식물은 특이하게도 커다란 장미 잎들(로제트형, large rosette leaves, 뿌리 잎이 방사상으로 땅 위에 퍼져 무더기로 나는 민들레 같은 식물)을 갖고 있음을 밝혀 냈는데, 이는 대부분 사막에서 살아가는 조그만 잎과는 대조적인 것으로, 아마도 이 커다란 잎을 이용할 수 있는 방안이 있을 것으로 생각하고 그 활용방안을 모색 중이다. 예를 들어, 이 대황의 잎의 형상(morphology of the leaves)은 이들이 서식하는 산악지대의 자연의 법칙처럼, 경사면에서 흘러 내리는 물을 계곡으로 모으는(which drains water off the slopes and into the valleys) 구조를 이루고 있다. "이는 아주 커다란 상상력을 자극하고 있습니다"라고 Simcha Lev-Yadun 2) 교수는 말한다. [그림 : 대황 잎들의 채널 형상은 물을 뿌리 깊은 곳으로 흐르게 하는 산의 경사와 계곡과 같음(The topography of the leaves channels water to the roots). Credit : S. Lev-Yadun] 이들의 연구에 따르면 이 사막 대황은 그루당 보통 연간 4.2ℓ의 물을 모으며(each plant typically harvests 4.2 litres of water each year) 가장 큰 그루는 무려 43.8ℓ나 모으는 것으로 밝혀졌다. 이 지역의 강우량은 연간 평균 75㎜에 불과하지만 사막대황은 아무리 적게 오는 비라도(slightest rain) 동맥과 같은 잎의 채널을 통해 뿌리로 깊게 흘러 들어 가도록 해, 지표면에 떨어지는 비보다 10배나 깊은 땅 속 10㎝까지 스며들어 마치 지중해 기후대(Mediterranean climates)에 서식하는 식물과 같은 양의 물을 얻는 것으로 나타났다. 또한 이 식물의 잎은 또한 밀납질 표피(a waxy cuticle)로 덮여 있어 물이 스며들지 않고 잎의 표면 위로 흐르는 것을 돕는 것으로 나타났다. 3. 결론 "지중해 사막에서 사는 유일하고 독특한 식물입니다. 세게 어느 사막에서도 찾아 볼 수 없는 식물입니다"라고 Lev-Yadun 교수는 말한다. 저탄소 녹색성장은 인간의 기술로는 불가능하다. 바로 대황 식물과 같이 자연에 서식하는 식물, 동물, 생물, 어류 등이 갖고 있는 자연과 순응하고 극한 상황에 대처하고 극복하는 자연의 지능을 찾아야만 가능하다. 따라서 이제는 Copy Nature의 시대이고 Design Nature의 시대이다. 이게 바로 생체모방(Biomimetics, 의생학) 3) 기술이다. 대황의 원리를 나노기술로 접근하면 그 지능을 그대로 모방할 수 있다. 그러면 사막에서도 끄떡없이 살아가는 방법을 찾게 될 것이다. 왜 거대 기업인 GE가 연꽃을 연구하고 나비를 연구하는지 다음 아래 사례를 학습해 보라. 4. Copy Nature 사례 연구 [조개(Shell)의 진주층(Nacre)을 모방하는 생체모방(Biomimetic, Biomimicry), 필름(Film)이 아니라 금속의 합금(metal alloys)과 같은 진주층의 세라믹 물질을 브릭-앤-모타르(brick-and-mortar) 방식으로 발견, 에너지-효율의 빌딩, 가볍지만 탄력성 있는 자동차의 프레임, 비행기 등 기존의 철을 대체할 새로운 방법 발견, 2008년 12월 5일자 Science에 "Tough, Bio-Inspired Hybrid Materials(강한, 바이오 영감에서 얻은 하이브리드 물질의 발견)"이라는 논문으로 발표(Ceramics That Won't Shatter. A biomimetic ceramic that is strong and tough could be used to make lightweight vehicles(23/Dec/2008), 02579-NBIT] [GE의 나노기술-생체모방(Biomimetics), 연꽃의 물-배척 나노성질(water-repellent nano properties)을 모방, 비행기 날개의 소수성 나노코팅(hyrophobic nano-coatings for airplane)을 개발해 겨울에도 날개가 얼지 않아 얼음을 녹여야 하는(de-icing) 비용과 이에 의한 비행기 연착륙을 줄여, 연꽃의 나노구조를 이용한 슈퍼소수성(superhydrophobicity)의 금속물질(Water-Repelling Metals)을 발견, 엔진이나 터빈을 항상 건조하게 할 수 있고 겨울의 냉동으로부터 해방시킬 수 있어(Water-Repelling Metals. New metals will keep engines and turbines dry and ice-free(03/Nov/2008), 02554-EVT] [NBIT 융합기술, 생체모방기술(Biomimetic), 스위스연방공대 과학자들 바다조개 안에 있는 진주층(nacre)의 나노기계구조를 모방한 철보다 강하고, 탄력성이 있으며, 투명하고 아주 가벼운 새로운 나노복합체 물질 발견, 자동차 부품에 들어가는 섬유글라스(fiberglass)를 대체하고, 투명한 치과 치료제나 투명한 전자 서킷, 구부리고 접을 수 있는 전자제품에 활용 기대, 이번 연구는 2008년 2월 22일자 Science 지에 "바이오에서 영감을 얻어 디자인한 조각들이 강화된 폴리머 필름의 조립(Bioinspired Design and Assembly of Platelet Reinforced Polymer Films(Bonderer, Studart & Gauckler, 2008)"이라는 논문으로 발표(Strong, Light, and Stretchy Materials. A nanocomposite of aluminum oxide and a polymer is as tough as metals but lighter(13/Mar/2008), 02438-NBIT] [생체모방학기술(Biomimetics)의 진수, 미국 UC Riverside 대학팀, 길다란 거미줄(Dragline)을 생산해내는 거미의 유전자 해독, 이미 밝혀진 도마뱀과 홍합의 접착력에 이 거미줄을 융합하면 스파이더맨이 나온다. 플로스 원(Plos One) 2007년 6월 13일자에 "거미줄 실크 유전자의 완전 해독을 통한 고성능 바이오물질 생산에 관한 청사진(Blueprint for a High-Performance Biomaterial: Full-Length Spider Dragline Silk Genes)"라는 논문을 발표, 이 거미의 실크 유전자를 동식물에 이식하여 강철보다 100배 강한 '꿈의 섬유' 대량생산 가능, 2000년 캐나다의 넥시아 바이테크놀로지는 염소에 이 유전자를 집어 넣어 젖에서 거미줄 단백질인 바이오 스틸(Bio steel)을 생산(Spiderman comes!!(16/Aug/2007), 02313-TRM] [도마뱀 발바닥의 나노분자털+홍합의 다이하이드록시 페닐알라닌(DOPA) => 최강의 접착제인 게켈(geckel) 개발, 여기에 거미줄의 물질을 융합하면 => 스파이더맨이 온다. 물속에서 붙였다 떼어도 끄떡없고 물기 없는 건조한데서도 강력한 접착제, 수술용 봉합실/상처 밴드 등의 생체접착제 실용화 앞당긴다. 공인융합기술의 자연의 지능을 인간에 활용하는 생체모방학(Biomimetics) 기술의 진수, 네이처지 2007년 7월 19일자 표지에 "게코가 홍합과 만나다(Gecko with Mussel)"라는 제목과 함께 "홍합과 게코 도마뱀에서 영감을 얻어 개발한 물기나 건조한 곳에서 가역성으로 사용할 수 있는 접착제 개발에 관한 연구(A reversible wet/dry adhesive inspired by mussels and geckos)"라는 논문으로 발표(Gecko glue exploits mussel power. The remarkable adhesive abilities of geckos and mussels have been combined to create a super-sticky material.(31/Jul/2007), 02298-TRM] [박쥐(bats)의 비행 비밀인 항공역학(aerodynamic)을 풀어, 미국 및 스웨덴 과학자들 생체모방(Biomimetics)의 박쥐의 비행 방법을 10년간 연구 끝에 풀어, 좁은 터널에서도 마음대로 날 수 있는 새로운 전투기 개발에 적용, 통풍터널을 만들고 1마이크로 크기의 물 입자가 담긴 튜브에 꿀물을 넣어 박쥐를 유인, 박쥐의 날개 비행 항로에 따라 움직이는 물입자의 이동을 파동 레이저로 영상화하여, 날개를 위로 올릴 때에는(upstroke) 날개를 뒤집고(upside down, supination) 뒤로 이동하여 수직으로 상승함을 밝혀, 공기역학에 따라 힘을 앞으로 밀면(thrust) 전진하고(forward) 위로 올리면(upward) 들어 올려지는(lift) 항공역학을 발견, Science 지 2007년 5월 11일자에 "복잡한 항공역학을 추적할 수 있는 박쥐 비행에 관한 연구(Bat Flight Generates Complex Aerodynamic Tracks)"라는 논문을 게재(Flexible secrets of how bats fly. Using a wind tunnel, a computerised imaging system and the odd dash of honey, scientists have analysed the highly flexible flap of bats' wings(25/May/2007), 02278-TRM] [생체모방학(Biomimetics) 기술의 진수, ‘파리 눈 카메라(Fly eye camera)’로 모든 걸 볼 수 있다, 호주 아들레이드대(University of Adelaide) 과학자들 파리의 수만 개의 낱눈에 들어온 모션 영상을 처리하는 SW개발, 전천후 감시 카메라(surveillance cameras) 가능, 이를 움직이는 영상 비디오 카메라(Video camera)에 적용, 모션 캡처에 강한 ‘파리’ 디카, 360도 회전 가능한 ‘잠자리’ 디카 조만간 등장(Fly on the wall inspires vision technology, 02209-TRM(26/Sep/2006)] [공인융합(空人融合) 기술인 생체모방학(Biomimetics) 기술에의 도전, 물 없는 사막에서 끄떡없이 살아가는 딱정벌레의 자연지능(NI)에서 아이디어를 찾아, 미국 MIT 공대 ‘안개로 물 만드는 필름 개발’, 딱정벌레의 돌기 모방해 수증기 채짐, 영국 Oxford 대학 딱정벌레 쥬스(Beetle Juice) 개발에 도전, 딱정벌레 지능을 이용한 기술들이 상용화되면, 물을 생산해내는 표면(water harvesting surfaces), 약을 방출하거나 분사하는 코팅제의 콘트롤(controlled drug release coatings), 공기에 노출된 마이크로 채널 디바이스(open-air microchannel devices), 그리고 병을 진단치료하는 복합칩 디바이스(lab-on-chip devices)에 사용될 것으로 기대, 2006년 6월 14일자 Nano Letters 지에 "초소수성 표면의 패턴화 : 나미브 사막의 딱정벌레의 물방울 조합 지능 모방(Patterned Superhydrophobic Surfaces: Toward a Synthetic Mimic of the Namib Desert Beetle)"라는 논문으로 게재(27/Jun/2006), 02178-TRM] [생체모방학(Biomimetics) 기술에의 도전, 360도 볼 수 있는 '잠자리 눈(Dragonflies)'의 인공 눈 개발, 낱눈(개안, ommatidium, lenslet)들이 모여 모자이크 방식의 겹눈(복안, compound eye)을 이루는 곤충의 눈을 본떠 360도 입체영상을 볼 수 있는 카메라 메커니즘을 구형의 렌즈로 개발, 미국 버클리대의 이평세 교수, 김재연(金宰演•35) 박사, 박사과정의 정기훈(鄭基勳•34)씨가 처음 개발한 ‘인공 곤충 눈’을 사이언스 2005년 11월 18일자 표지 논문 및 리뷰란에 소개, 이 카메라는 인체 내부의 미세한 변화를 감지할 수 있는 ‘먹는 내시경’, 공간상에서의 미세한 움직임을 촬영하는 카메라 등 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대, 논문 : 최첨단 광자 시스템 개발을 위한 생물학적 광학으로부터 얻는 영감(Inspirations from Biological Optics for Advanced Photonic Systems(06/Dec/2005), 02136-TRM] [자연으로부터 훔치는 아이디어, 자연(동물, 식물) 지능의 메커니즘을 밝혀 새로운 물질, 새로운 디바이스, 스마트한 생활용품에 도전하는 생체모방학(Biomimetics) 기술의 등장, 조만간 나비 날개의 색깔 시스템을 활용한 광자적 크리스털(Optonic crystals) 개발, 솔방울(pinecones) 지능을 이용한 스마트 옷(smart clothing)개발, 생체모방 로봇의 개발(Ideas Stolen Right From Nature. Nature is smart - are we smart enough to learn its lessons from Nature's Wisdom?(15/Nov/2004), 02021-BIO] [StudyBusiness - 개미(Ants)를 네트워킹에 활용 - 새로운 네트워크가 곤충이나 박테리아의 행동을 흉내, 하나의 네트워크를 스스로 어셈블링 할 수 있는 전자 에이전트 개발(19/Mar/2003)]
[목차]
2. 대황이 살아가는 자연의 원리
3. 결론
4. Copy Nature 사례 연구
http://www.studybusiness.com/dir/dir/Download/NBIT/1608.html
http://www.studybusiness.com/dir/dir/Download/EVT/1582.html
http://www.studybusiness.com/dir/dir/Download/NBIT/1436.html
http://www.studybusiness.com/dir/dir/Download/TRM/1278.html
http://www.studybusiness.com/dir/dir/Download/TRM/1271.html
http://www.studybusiness.com/dir/dir/Download/TRM/1138.html
http://www.studybusiness.com/dir/dir/Download/TRM/1078.html
http://www.studybusiness.com/HTML/TRM/02178-05-2006-TRM-06-K.htm
http://www.studybusiness.com/HTML/TRM/02136-18-2005-TRM-19-K.htm
http://www.studybusiness.com/HTML/Bio/02021-10-2004-BIO-11-K.htm
http://www.studybusiness.com/HTML/Networking/01823-05-2003-NET-04-K.htm
[소스]
[BBC-The plant that can water itself(14/May/2009)]
http://news.bbc.co.uk/earth/hi/earth_news/newsid_8049000/8049850.stm
1) Lev-Yadun, Simcha, Gadi Katzir and Gidi Ne`eman, "Rheum palaestinum(desert rhubarb), a self-irrigating desert plant(사막에서 스스로 물을 공급하는 대황의 발견)", Naturwissenschaften, Vol. 96, No. 3, March 2009.
http://www.springerlink.com/content/t82340v6q6j48764/?p=63f3b855edd54ab08419ffa1ade2fc65&pi=0
2) http://research.haifa.ac.il/~biology/simcha/simcha.html
3) http://www.studybusiness.com/HTML/MB/14chapter/e-book_374.htm#4-2
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