전기?뱀장어의?힘을?이용한?기술을?통해?지속가능한?과학?발전을?타진하는?기사가?2018년?5월?2일?'학생?사이언스뉴스(Science?News?for?Students)'에?실렸다.
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전기?뱀장어는?고전압?충격으로?먹이를?기절시키는?능력으로?유명하다.?이?생물체에서?영감을?받은?과학자들은?이?장어의?놀라운?비밀을?전기를?만들?수?있는?유연하고?새로운?방법으로?만들기?위해?변형시켰다.?뱀장어의?새로운?인공?전기?“기관”은?일반적인?배터리가?작동하지?않는?상황에서?전력을?공급할?수?있다.
물을?주성분으로?하는?이?새로운?인공?장기는?젖은?곳에서도?작동할?수?있다.?그래서?그?장치는?수영을?하거나?실제?동물처럼?움직이도록?고안된?부드러운?몸체의?로봇에?동력을?공급할?수?있을?것이다.?또한?심장?박동?조절기를?작동시키는?것처럼?신체?내부에서?유용하게?사용될?수도?있다.?그리고?그것은?꽉?쥐는?단순한?움직임을?통해?힘을?발생시키는?것도?가능하다.
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스위스에?본부를?둔?한?연구팀은?2월?19일?캘리포니아?주?샌?프란시스코에서?열린?과학?회의에서?이?새로운?장치를?설명했다.
전기?뱀장어는?특수?세포를?이용해?전하를?발생시킨다.?전해질로?알려진?이?세포들은?장어의?2미터?길이의?대부분을?차지한다.?수천?개의?세포들이?장어?안에?줄지어?있다.?세포들이?모이면?쌓아?놓은?빵?위의?줄처럼?보인다.?세포들은?근육과?매우?비슷하지만,?동물들이?수영하는?것에는?도움이?되지?않는다.?세포들은?전하를?띤?입자들인?이온들의?움직임을?전기를?발생시키도록?유도한다.
작은?관들이?파이프처럼?세포를?연결한다.?대부분의?경우,?이러한?채널은?양의?전하를?띤?분자(이온)가?세포의?앞과?뒤에서?바깥으로?흐르도록?한다.?그러나?뱀장어가?전기?충격을?주고?싶을?때는?몸이?일부?통로를?열고?다른?경로들을?닫는다.?전기?스위치처럼,?이것은?이제?양극으로?충전된?이온이?통로의?한쪽에서?다른?쪽으로?흐르게?한다.
뱀장어가?움직일?때,?이?이온들은?어떤?곳에서는?양의?전하를?형성한다.?이로?인해?다른?곳에서는?음극이?발생한다.?전하의?차이는?각각의?전기?세포에?전기를?일으킨다.?너무?많은?전해질들로?인해,?이러한?전기는?점점?커진다.?뱀장어는?물고기를?놀라게?할?정도로?강한?충격을?만들어?낼?수도?있고,?말을?떨어뜨릴?수도?있다.
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점부터?점까지
새로운?인공?장기는?자체적인?전해질을?사용한다.?그것은?장어나?배터리와?전혀?닮지?않았다.?대신에,?색깔?있는?점들이?투명한?플라스틱의?두?장을?덮는다.?전체?시스템은?색깔이?화려하고?유체로?채워진?랩?두?장과?비슷하게?된다.
각?점의?색깔은?다른?젤을?나타낸다.?한?장에는?빨간?색과?파란?색?점이?표시된다.?소금물은?붉은?점의?주성분이다.?파란?점은?담수에서?만들어진다.?두?번째?장에는?초록색과?노란색?점이?있다.?녹색?젤은?양극으로?충전된?입자를?포함한다.?노란색?젤은?이온을?음극으로?충전한다.
전기를?만들기?위해서는,?한?장을?다른?시트?위에?놓고?누른다.
한?시트에?있는?빨간색과?파란색?점은?다른?시트에?있는?녹색과?노란색?점?사이에서?인접한다.?이?빨간색과?파란색?점들은?전해질의?통로처럼?작용한다.?통로들은?충전된?입자들이?녹색과?노란색?점?사이를?흐르게?한다.
뱀장어처럼,?전하의?움직임은?작은?전기를?만든다.?또한?장어와?마찬가지로?많은?점들이?모여?있으면?엄청난?충격을?줄?수?있다.
실험실에서?과학자들은?100볼트를?만들?수?있었다.?이것은?거의?미국의?표준?콘센트가?배달하는?전기의?양과?같다.?연구팀은?지난?12월에?처음으로?네이처?지에?결과를?발표했다.
인공?장기는?만들기?쉽다.?충전된?젤은?3D프린터로?인쇄할?수?있다.?그리고?주요?성분이?물이기?때문에?이?시스템은?비용이?많이?들지?않는다.?그리고?또한?시스템의?기복이?작다.?압박을?받고,?으깨지고?늘어난?후에도,?젤은?여전히?작동한다.?"우리는?시스템이?무너질까?봐?걱정할?필요가?없습니다"라고?토마스?슈뢰더(Thomas?Schroeder)는?말한다.?그는?안리반?구하(Anrivan?Guha)와?함께?연구를?이끌었다.?둘?다?프리부르크?대학의?스위스?대학원생이다.?그들은?생물?물리학?또는?물리학?법칙이?생명체에서?어떻게?작용하는지를?연구한다.?뱀장어의?팀은?앤?아버(Ann?Arbor)에?있는?미시간?대학의?한?그룹과?협력하고?있다.
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새로운?생각
수백?년?동안?과학자들은?전기?뱀장어가?어떻게?작동하는지?모방하려고?애써?왔다.?1800년에,?이탈리아의?물리학자?알레산드로?볼타(Alessandro?Volta)는?최초의?배터리?하나를?발명했다.?그는?그것을?"전기?더미"라고?불렀다.?그리고?그는?이것을?전기?뱀장어를?바탕으로?디자인했다.
“‘전기?뱀장어’를?‘공짜’전기를?만들어?내는?데?사용하는?것에?대한?많은?노력이?있었습니다.”라고?데이비드?라반(David?LaVan)은?말했다.?그는?미국?게이더스버그에?있는?국립?표준?기술?연구소의?재료?과학자이다.
라반은?새로운?연구에?착수하지?않았다.?하지만?10년?전에?그는?장어?한?마리가?얼마나?많은?전기를?생산하는지?측정하는?연구를?주도했다.?장어는?그다지?효율적이지?않다는?것이?밝혀졌다.?그와?그의?팀은?작은?충격을?주기?위해?장어가?음식의?형태로?많은?에너지를?필요로?한다는?것을?발견했다.?따라서?장어의?세포들은?‘태양열이나?풍력?같은?다른?재생?가능한?에너지원을?대체할?것?같지?않다’는?결론이다.
하지만?그것이?뱀장어가?유용할?수?없다는?것을?의미하지는?않는다.?그는?"금속?폐기물이?없는?소량의?전력을?원하는?용도로?사용할?경우"?전기?뱀장어는?매력적입니다,?“라고?말한다.
예를?들어?소프트?로봇은?적은?양의?힘으로?달릴?수?있다.?이러한?장치는?혹독한?환경으로?들어가도록?설계되었다.?장치들은?해저나?화산을?탐험할지도?모른다.?이?장비들은?생존자를?찾기?위해?재해?지역을?수색할지도?모른다.?이와?같은?상황에서는,?물에?젖거나?막히더라도?전원이?꺼지지?않는?것이?중요하다.?슈뢰더는?또한?젤?그리드?접근?방식이?콘택트렌즈와?같은?다른?놀라운?곳에서?전기를?발생시킬?수도?있다고?지적한다.
슈뢰더는?팀이?인공?장기를?위한?방법을?제대로?만들기?위해?많은?시행착오를?거쳤다고?말한다.?그는?3-4년?동안?그?프로젝트에?매달렸다.?그?시간?동안?그들은?많은?다른?버전을?만들었다.?처음에는?연구자들은?젤을?사용하지?않았다.?뱀장어는?전해질의?막을?닮은?다른?합성?물질을?사용하려고?했다.?하지만?그?재료들은?부서지기?쉽다.?합성?물질은?시험?중에?자주?떨어지기도?했다.
젤은?단순하고?내구성이?있다는?사실을?발견했다.?하지만?뱀장어는?작은?전류만을?생산한다.?너무?작아서?쓸모가?없는?것이다.?연구원들은?젤?점의?격자를?크게?만들어?이?문제를?해결했다.?두?장?사이에?있는?점들을?나누면?젤이?장어의?통로와?이온을?흉내?낼?수?있다.
연구원들은?현재?장기가?훨씬?더?잘?활동하게?하는?방법을?연구하고?있다.
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유예원
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