@@@고효율 마이크로 믹서 개발==[인터뷰] 박정열 서강대 기계공학과 교수
랩 온 어 칩(lab on a chip). 손톱만한 크기의 칩에서 각종 분석실험을 진행하는 것을 일컫는 용어다. 헌데 이 작은 크기의 칩에서도 과연 실제 실험실에서 비커 용액을 섞듯 시약을 섞을 수 있을지, 이에 대한 연구 결과가 관심을 끌고 있다.
박정열 서강대 기계공학과 교수팀이 초소형 마이크로 채널(100만분의 1 크기) 내에서 나노입자가 스스로 구조화되는 능력을 활용, 3차원 소용돌이(와동)를 발생시키는 고효율 마이크로 믹서를 개발한 것이다. 해당 연구결과는 그 성과를 인정받아 나노기술 분야의 권위지인 ‘랩 온 어 칩(Lab on a Chip)’ 4월 21일자에 표지 논문으로 게재되기도 했다.
===제작된 마이크로 믹서 및 혼합 성능 비교.
나노입자 자기조립화로 이루어진 마이크로 채널 내 3차원 나노채널 네트워크의 전자현미경 사진 (왼쪽 아래 부분)과 제작된 마이크로 믹서 디바이스 사진 (왼쪽 위 첫 번째)과 나노채널 네트워크의 광학현미경 사진 (왼쪽 위 두 번째).
===나노입자의 크기 및 입력전압에 따른 두 가지 유체의 혼합성능 비교 실험결과 (오른쪽 형광현미경 사진). ⓒ 한국연구재단==박정열 서강대 기계공학과 교수 ⓒ 박정열
===샘플과 시약의 완벽한 혼합
랩 온어 칩은 수 나노 리터에서 수십 마이크로 리터의 작은 양으로 짧은 시간 안에 샘플에 대한 전처리, 반응, 분리 및 분석이 가능한 시스템이다. 마이크로 펌프와 믹서, 필터, 분리기 및 센서로 구성돼 있으며 샘플 및 반응 시약의 빠르고 효율적인 혼합은 반응을 촉진시켜 분석의 정확도를 개선하고 분석시간을 줄이는데 기여할 수 있다.
때문에 높은 성능의 마이크로 믹서를 개발하는 것은 과학계의 큰 관심사였다. 연구 방향은 주로 확산속도를 증가시키는 것에 초점이 맞춰져 있었다. 난류를 이용하면 더욱 효율적인 혼합이 가능하지만 이는 상대적으로 어려운 연구였기에 좋은 성과를 내는 게 녹록치 않았다. 이런 가운데 박정열 교수팀은 매우 간단한 공정과 구성을 통해 마이크로 와동을 발생, 효율적인 마이크로 믹서를 개발했다.
“마이크로 믹서를 설명하기 위해서는 먼저 랩 온 어 칩이라는 기술을 설명해야 합니다. 랩 온 어 칩은 질병의 진단과 각종 물질의 분석 또는 합성 등에 유용하게 활용되고 있어요. 헌데 이러한 일련의 작업을 위해서는 대상으로 하는 물질을 다른 시약과 혼합해야 하는 일이 빈번하게 일어납니다. 여기서 혼합 작업을 수행하는 것이 바고 마이크로 믹서입니다. 마이크로 믹서가 필요한 이유는 물리적인 현상 때문인데요, 마이크로 리터 정도의 작은 크기의 부피에서는 물의 점성력이 관성력에 비해 크기 때문에 두 물질이 잘 섞이지 않게 됩니다.
이를 잘 섞어주기 위해 예전부터 많은 연구자들이 효율적인 마이크로 믹서를 개발하려고 했지만 기존의 연구는 마이크로 믹서의 효율을 높이기 위해 두 물질 간 확산거리를 좁히는 데 치중해 왔습니다. 그 이유는 앞서 설명했듯 물의 관성력에 비해 점성력이 커서 이를 직접 극복하는 게 어려웠기 때문입니다. 저희팀은 기존의 연구와 달리 미소유체에 전기적인 불안정성을 극대화해 미소유체의 관성력을 획기적으로 증가시켰습니다. 즉, 한 마디로 말하자면 미소유체를 직접 소용돌이로 휘저어 섞어버리는 원리를 사용한 것입니다. 미소유체가 아닌 어느 정도 이상의 부피를 갖는 유체에서는, 예를 들어 커피에 프림을 녹이는 것처럼 직접 휘저어 버리는 것이 당연하고도 빠른 믹싱 방법이지만 미소유체에서는 매우 힘든 일이었죠.”
연구팀은 나노입자를 마이크로 채널 내에 원하는 위치와 형상으로 자기 조립화 할 수 있게 구현해 양이온만을 통과시키는 나노채널 네트워크를 제작했다. 해당 나노채널 네트워크는 전후에 직류전압을 가하면 채널 경계면에 3차원 마이크로 소용돌이(와동)를 일으켜 간단한 구성으로도 샘플과 시약 간 완벽한 혼합을 이룰 수 있다.
“저희팀은 높은 효율의 마이크로 믹서를 개발하기 위해 3차원 나노채널 네트워크를 형성, 나노 채널만의 특징적인 전기적 성질을 활용했습니다. 이러한 전기적 성질은 결국 유체 내 특정 이온의 분리, 이동의 제어와 밀접한 관계가 있습니다. 이를 통해 특정 이온만을 효율적으로 통과시킨다든지 혹은 이온의 방향을 제어함으로써 바이오센서, 마이크로 에너지 발생 장치를 만드는 데 활용할 수 있어요.”
물론 기존에도 마이크로 믹서에 대한 개발은 타 연구진에 의해 꾸준히 진행됐다. 하지만 기존의 연구들은 이렇다 할 성과를 내지 못한 경우가 대부분이었다. 그 이유에 대해 묻자 박정열 교수는 “어떻게 보면 미소유체의 특성을 너무 잘 알아서 그런 게 아닌가 싶다”며 운을 뗐다.
“미소유체 특성을 이미 잘 알고 있기 때문에, 저희팀이 생각한 것처럼 휘저을 수 있는 방법에 대한 상상을 많이 하지 못했던 게 아닌가 싶어요. 사실 순수 미소유체만으로는 이처럼 소용돌이를 만들어 휘저을 수 없기도 하고요. 즉, 유체와 나노채널에서 발생하는 특이한 전기적 특성에 대한 이해를 하지 못하면 이처럼 관성력을 획기적으로 증가시킬 방안을 생각하기 어렵습니다. 저희팀은 두 물리적 현상에 대해 충분히 이해했고 이를 잘 접목했기에 결국 좋은 결과를 낼 수 있던 게 아닌가 싶어요.”
===1밀리초 이내에 99% 이상 혼합
박정열 교수팀이 개발한 믹서는 그 성능 역시 최고수준을 자랑한다. 8 마이크로 이하의 매우 좁은 영역에서 1 밀리 초(msec, 0.001초)이내에 두 물질을 99% 이상 완벽하게 혼합할 수 있다는 게 입증됐다.
그렇다면 이번 연구를 성공으로 이끈 핵심과정은 과연 무엇이라고 할 수 있을까. 박정열 교수는 이에 ‘발상의 전환’과 ‘섬세한 기술’을 언급했다.
“발상의 전환은 아까 말씀드렸듯 기존의 연구자들과 다른 아이디어로 접근한 부분입니다. 기존에는 미소유체의 특징상 와동을 일으키는 것이 어렵다고 생각했기 때문에 이를 구현할 수 있는 효율적인 기술에 대해서도 생각하는 게 쉽지 않았습니다. 때 마침 저희는 3차원 나노채널 네트워크를 형성할 수 있는 기술을 갖고 있었고 이를 통해 유체 내 관성력을 비약적으로 향상시켜 마이크로 소용돌이를 만듦으로써 효율적인 믹서를 제작할 수 있었습니다.”
약 2~3년에 걸쳐 진행한 연구다. 박정열 교수는 “모든 연구가 마찬가지겠지만 이번 연구 역시 함께한 연구자간의 협력과 아이디어 공유가 중요했다”며 연구에 대한 이야기를 들려줬다. “연구란 결국 지금까지 없던 새로운 가치를 창출하는 게 중요하다고 생각합니다. 이번 연구만 해도 같은 학과에 계시는 김대중 교수님께서 이미 연구하고 계셨던 나노채널의 믹서연구가 선행돼 있었기에 지금의 결과가 나올 수 있던 거예요. 해당 연구에 저희 연구팀의 3차원 나노채널 네트워크가 만나 성능을 획기적으로 개선시킬 수 있던 거죠. 즉 두 연구팀의 협력을 통해 이러한 결과를 낳을 수 있었다고 할 수 있습니다. 저희 역시 해당 나노채널 네트워크의 가능성이 매우 높다고 판단, 지난 2~3년에 걸쳐 적극적인 협력을 한 결과 지금의 성과를 얻을 수 있었습니다.”
박정열 교수는 주로 나노 또는 마이크로 크기의 구조물을 미소유체로 제어해 이를 바이오센서, 에너지 발생장치 및 세포 배양 챔버를 만드는 연구를 진행하고 있다. 이외에도 미소유체를 활용해 필요한 물질과 원하는 세포만을 선택적으로 분리, 다른 연구에 활용하는 실험을 진행하고 있다.
“이러한 연구를 하게 된 계기는 제가 대학원 때 다른 연구분야를 진행하던 도중 마이크로 세계의 새로운 가능성에 눈을 뜨게 되면서 시작하게 됐습니다. 당시 미세 분야의 세계에 흥미를 느끼기 시작했어요. 오죽했으면 연구 분야를 전환했을 정도였죠.(웃음) 아마 그때 흥미를 느끼지 못했다면 힘들게 연구 전환을 하지 않았을 것 같습니다. 물론 연구 과정은 늘 힘들어요. 예상대로 연구가 잘 진행되지 않기도 하죠. 그럼에도 제가 생각하지 못한 부분에서 더 재밌는 현상을 알게 됐을 때 가장 행복감을 느낍니다. 이런 순간에는 정말 의욕이 넘쳐서 빨리 더 해보고 싶다는 생각이 들 정도에요. 반대로 잘 안 되면 의욕이 많이 감퇴하지요, 저도 사람이니까요.(웃음) 이럴 때는 저도 다른 팀원들도 모두 난감함을 느끼곤 한답니다.”
흥미로운 현상을 보이는 주제를 꾸준히 연구해, 결국 사회적으로 잘 활용될 수 있는 틀을 만들고 싶다는 박정열 교수. 더불어 현재 대학 강단에 서고 있는 만큼 학생들이 연구에 대한 희열과 보람을 느낄 수 있도록 그 과정을 도와주고 싶다며 앞으로의 작은 소망을 전하기도 했다.
“제가 지도한 학생들도 좋은 연구자가 됐으면 좋겠어요. 저 역시 계속 발전해야겠죠. 이렇게 시간이 흐르다보면 나중에는 제가 지도한 학생들과 함께 연구할 날이 오지 않을까요. 그렇게 세상을 이롭게 하는 연구를 계속 진행하고 싶습니다. 물론 모든 과정은 매우 재미있게, 그리고 꾸준히 하고 싶어요.”
•황정은 객원기자hjuun@naver.com •저작권자 2015.05.21 ⓒ ScienceTimes [출처] 고효율 마이크로 믹서 개발|작성자 KOFAC
@@<폰틴>재생의학 치료 위한 발판 마련==[인터뷰] 부경진 서울대 생명과학부 박사
재생의학 치료제 개발에 새로운 단초가 만들어질 것으로 보인다. 국내 연구진이 배아줄기세포의 전분화능을 조절하는 새로운 단백질 기능을 규명, 이로 인해 당뇨병이나 척수손상 치매 등 줄기세포 치료를 필요로하는 질병 연구의 발판이 마련됐다.
이번 연구는 백성희 서울대 교수와 부경진 박사, 이호 국립암센터 대학원 교수, 황대희 기초과학연구원 교수, 빈진혁 포항공과대학교 박사과정이 주도해 진행한 것으로 연구결과는 지난 4월 10일 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 지에 게재되기도 했다.
부경진 서울대 생명과학과 교수 ⓒ 한국연구재단
===누구도 몰랐던 ‘폰틴(pontin)’ 의 역할
인간을 포함한 모든 포유류는 하나의 수정란이 분열해 여러 가지 조직과 세포를 갖는 개체로 성장한다. 이는 수정란 내 배아줄기세포의 전분화능에 기인하는 것으로 세포의 전분화능을 조절만 할 수 있다면 신경세포와 피부세포 등 다양한 세포조직을 만들고 변화시킬 수 있다. 이처럼 다양한 세포조직을 변화시킬 수 있게 되면 생명공학은 그야말로 새로운 흐름에 맞닥뜨리게 되는 셈이다. 하지만 지금까지 전분화능에 대한 원리는 명확히 규명되지 못했다.
부경진 박사가 속한 연구팀은 일반적인 유전자 조절인자로만 알려져 있던 폰틴(Pontin)이 배아줄기세포의 전분화능 유지에 필수적인 유전자 발현을 조절한다는 사실을 밝혀냈다. 이로 써 줄기세포 연구의 새 지평을 열었다는 평가를 받고 있다.
“저희팀은 연구를 통해 마우스 배아줄기세포가 분화하면서 폰틴(Pontin) 단백질의 발현이 현저히 줄어드는 것을 확인했습니다. 폰틴은 체내에서 유전자 발현을 조절하는데 있어 전사조절인자의 공활성인자로 작용하는 역할을 합니다. 유전자의 전사 과정을 조절하는 단백질인 셈이죠. 배아줄기세포의 전분화능 유지에 절대적으로 중요하게 작용하는 전사조절인자인 ‘옥트-4(Oct-4)’의 공활성인자로서 폰틴이 작용하는 것입니다. 옥트-4의 기능을 조절할 수 있는 조절인자들이 아직 많이 알려져 있지 않은데, 저희팀이 이번 연구를 통해서 옥트-4의 공활성인자로서 폰틴의 역할을 규명한 것이 배아줄기세포의 비밀을 푸는 데에 큰 도움을 주었다고 생각해요.”
연구팀은 배아줄기세포 내 폰틴의 역할을 규명하기 위해 해당 폰틴 유전자를 조건부로 없앨 수 있는 이른바 ‘폰틴 조건부 결핍 배아줄기세포’를 제작했다. 실험 결과 폰틴이 발현되지 않는 배아줄기세포에서는 전분화적 특성이 사라진 채 분화가 진행된다는 사실을 알 수 있었다. 이를 통해 폰틴이 배아줄기세포의 전분화능을 유지하는 유전자들을 유지시킴과 동시에 분화를 촉진하는 유전자들의 발현을 억제하는, 핵심적인 역할을 수행하는 것을 밝혀냈다.
배아줄기세포의 전분화능은 생명활동에 중요한 역할을 한다. 하지만 지금까지 그 역할은 온전히 규명되지 못했다. 그 이유는 배아줄기세포의 배양조건에서 전분화능을 유지시키기 위한 조건에 있었다. 일반적으로 배양되는 분화된 세포를 위한 조건과는 많이 다를 뿐 아니라 그 조건을 일정하게 유지하는 데에도 기술적·경제적 어려움이 따른다. 부경진 박사는 “이러한 어려움은 역설적이게도 전분화능을 유지시키는 기전에 대해 알려진 바가 많이 없기 때문이기도 하다”며 “즉 제한된 알려진 조건을 엄격히 통제한 가운데 줄기 세포를 연구하기 때문에 그 역할을 파악하기 어려운 것”이라고 이야기 했다.
“이번 연구와 같이 줄기세포의 비밀을 푸는 연구들이 활성화되면 점점 더 줄기세포의 생명현상을 이해하는 데 도움을 줄 것입니다. 저희팀은 또한 폰틴이 분화된 세포를 다시 역분화시켜 전분화능을 갖는 유도망을 줄기세포가 만들어지는 과정에도 영향을 미친다는 사실을 확인했어요. 앞으로 더 좋은 결과가 나올수 있기를 바라고 있죠.”
===배아줄기세포에서의 폰틴의 역할. 폰틴의 발현이 배아줄기세포의 전분화능 유지에 중요함을 확인함.
폰틴은 공활성인자로서 배아줄기세포의 유지에 중요하게 작용하는 전사인자인 Oct4와 결합해 그 표적유전자들의 발현을 조절한다. ⓒ 한국연구재단
===배아줄기세포 제작해 시작한 연구
부경진 박사팀이 이번 연구에서 성공적인 결과를 얻을 수 있던 가장 큰 요인은 무엇보다 생체 내 모델을 통해 연구를 진행했다는 점에 있다. 부경진 박사는 “배아줄기세포연구에서 가장 중요한 점 중 하나는 생체 내(in vivo) 모델을 통해 연구를 해야한다는 점”이라고 이야기 했다.
“생체내 모델을 통해 연구하기 위해서는 특히 마우스 모델을 이용해 조건부 유전자 결핍 배아줄기세포를 제작하는 것이 가장 중요했습니다. 아마 이 점이 이번 연구가 성공적으로 진행될 수 있던 이유가 아닌가 싶어요. 이외에도 여러 공동연구팀의 도움을 받았다는 점이 중요했어요. 암센터에 계신 이호 교수님 실험실과의 공동연구를 통해 폰틴 유전자를 조건부로 없앨 수 있는 배아줄기세포를 제작해 연구를 시작한 점이 주요하게 작용했죠.”
부경진 박사가 속한 연구팀은 유전자 발현의 조절과정에서 크로마틴의 구조와 기능에 대한 연구를 주로 하고 있다. 크로마틴의 구조와 기능은 크로마틴 조절인자에 의해 결정되는데, 폰틴이 바로 그 조절인자 중 하나인 것이다.
“이러한 인자들은 정상적인 생리 작용이나 발생 과정뿐 아니라 질병과 같은 병리적인 현상과도 매우 밀접한 연관이 있습니다. 특히 폰틴의 경우 암발생을 촉진할 수 있는 크로마틴 조절인자로서 연구돼 왔습니다. 때문에 처음에는 암 발생과정에서의 폰틴의 역할을 연구하기 위해 폰틴 유전자가 없는 마우스 모델을 제작했어요. 그러던 중 우연치 않게 발생 과정상에서 배아줄기세포의 형성과 유지에 폰틴의 역할을 발견하면서 이번 연구를 수행하게 된 것이죠.”
이번 연구를 하며 줄기세포에 대한 공부를 처음으로 시작하게 됐다는 부경진 박사는 “역시 해보지 않은 분야에 뛰어들면 초반에는 어려움이 많은 것 같다”며 우스갯소리를 건네기도 했다.
“아무래도 생소한 분야였으니까요. 연구 초기에 어려움이 많았어요. 특히 조건부 유전자 결핍 배아줄기세포에 대한 제작 기술이 국내에는 아직 확립되지 않았기에 일본에 가서 이 기술을 배워와야 했습니다. 배아줄기세포 분리 배양기술을 일본에서 배워와서 국내에서 확립한 마우스 모델에 적용했어요. 몇 번의 시행착오 끝에 조건부 유전자 결핍 배아줄기세포를 제작할 수 있었습니다. 뿐만 아니라 최신의 생물정보학적 분석 방법으로 연구를 진행했기 때문에 생물학자에게는 조금 익숙하지 않은 정보학이나 통계학을 접목시켜 연구했던 점들이 어렵기도 했죠. 그럼에도 여러 공동 연구자분들의 도움으로 극복할 수 있었습니다. 이러한 여러 난관을 거쳐 결국 5년만에 연구의 결실을 맺을 수 있었던 것 같네요.(웃음)”
이번 연구는 배아줄기세포의 전분화능을 조절하는 새로운 단백질 폰틴의 기능을 규명, 줄기세포를 활용한 당뇨병 및 척수손상이나 치매 등의 질병 치료에 응용할 수 있는 가능성을 제시했다는 점에 큰 의의가 있다. 폰틴이 배아줄기세포의 전분화능 유지에 필수적인 유전자들의 발현을 조절한다는 사실을 밝혀낸 것이다.
“저희팀의 연구결과인, 배아줄기세포의 전분화능 유지와 유도성 만능줄기세포 형성에 폰틴 단백질의 기능이 중요하다는 것을 이용해 재생의학 치료제의 개발에 있어 새로운 단초와 지식 기반을 제공할 것으로 기대하고 있어요. 앞으로 더욱 더 연구에 정진하고 싶습니다. 폰틴의 기능을 좀더 밝혀내는 연구를 하는 동시에 줄기세포의 비밀을 풀 수 있는 새로운 열쇠를 찾아내는 연구에도 좀 더 힘을 쏟을 계획입니다.”
•황정은 객원기자hjuun@naver.com•저작권자 2015.05.28 ⓒ ScienceTimes[출처] 재생의학 치료 위한 발판 마련|작성자 KOFAC
@@@눈앞에 다가온 ‘레이저 무기’--'네이처' HEL MD 등 레이저 무기기술 조명
방산 업체인 ‘라인메탈 AG’는 지난해 있었던 미 육군과 보잉사의 레이저 무기 실험 장면을 유튜브에서 공개하고 있다. 동영상 속에는 미국 뉴멕시코 주에 있는 화이트 샌드 미사일 기지에서 있었던 레이저 무기 실험 장면이 들어있다.
사막 지역에서 진행된 이 실험에서 특수 차량 위에 설치된 ‘고에너지레이저이동발사기(HEL MD)’가 등장한다. 박격포탄이 발사되자 HEL MD에서 발사된 레이저 광선이 막 쏘아 올린 박격포탄을 따라가 정확히 명중시킨다.
레이저 무기 개발이 어느 수준에 와 있는지 보여주고 있는 영상이다. ‘네이처’지는 27일(미국 현지시간) 보도를 통해 스타워즈와 같은 SF영화에서나 볼 수 있었던 레이저 무기가 지금 현실이 되고 있다고 놀라움을 표명했다.
===‘스타워즈’계획 이후 비용 절감 노력 이어져
레이저 무기는 일부 군 관계자들에 있어 ‘꿈의 무기’였다.
1960년대부터 개발에 대한 이야기가 나오기 시작해 1980년대 ‘스타워즈(Star Wars)’란 이름의 프로젝트을 구상하기에 이른다. 영화 ‘스타워즈’에서처럼 우주 공간에서 적이 발사한 탄도미사일을 격추할 수 있는 무기였다.
***급속한 기술개발로 SF영화에서 본 레이저 무기가 전투현장에 곧 도입될 전망이다. 사진은 레이저 무기 성능을 소개하고 있는 방산 업체 ‘라인메탈 AG’ 사이트.
ⓒhttp://www.rheinmetall.com/en/rheinmetall_ag/press
레이건 행정부가 구상한 이 레이저 무기 개발은 1989년 절정에 이른다.
무려 24억 달러에 달하는 예산을 투입할 정도였다. 그러나 같은 시기 핵무기 감축 협상이 진행된다. ‘스타워즈’ 예산도 계속 줄어들 수 밖에 없었다.
하지만 적은 비용으로 현장 적용이 손쉬운 레이저 무기를 만들려는 노력은 계속 이어졌다.
1996년 미국 공군은 레이저로 미사일을 요격할 수 있는 ‘ABL(Airborne Laser beam)’ 프로젝트를 시작한다.
ABL에서 가장 큰 문제가 됐던 것은 레이저 발사를 위해 필요한 전력이었다. 메가와트(MW)급 전력을 동원해야 했다. 스타워즈 계획이 무산된 것도 이 전력 문제를 해결하지 못했기 때문이었다.
개발자들은 이 문제를 해결하기 위해 새로운 전력 생산 방식을 도입했다.
그리고 산소와 요오드 화학반응으로 레이저를 발사하는 COIL(Chemical Oxygen Iodine Laser)이라는 이름의 새로운 발사기를 고안했다. 개발자들은 COIL을 통해 5초 간 방출되는 에너지의 양이 미국 일반 가정이 한 시간 동안 쓰는 양보다 많다고 주장했다.
이론적으로 설득력이 있었지만 실제 적용이 문제였다. 이 장비를 설치하기 위해서는 보잉747 정도의 항공기가 필요했다. 레이저 연료를 저장하기 위한 장치를 만드는 일 역시 쉽지 않은 과제였다.
또 다른 문제도 제기됐다. ‘써멀 블루밍(thermal blooming)’이라는 대기효과였다. 고에너지의 레이저 광선을 발사할 경우 광선이 통과하는 대기 온도가 높아져 레이저의 초점을 흐리게 하고, 레이저의 목표에 대한 충격이 무력화되는 현상을 말한다.
===우주광학, 화이버 레이저 기술로 비용 문제 해결
그러나 이 문제를 우주광학 기술이 해결했다. 천문학자들은 별들로부터 방사되는 레이저 광선을 손쉽게 구분하기 위해 거울을 사용하고 있었다. 난시 교정을 위한 렌즈의 원리와 비슷한 방식이었다. 개발자들은 천문학자들의 기술을 채용해 ‘써멀 블루밍’ 문제를 해결했다.
2010년 ABL 프로젝트를 수행하고 있던 록히드 마틴 사는 비행 중인 미사일을 파괴하기에 충분한 레이저 무기를 개발하기에 이른다. 남은 문제는 크기였다. 이 문제를 해결하기 위해 국방성에 예산을 청구하지만 예산이 계속 삭감되고 있는 상황이었다.
2007년 9억6100만 달러였던 예산이 2014년에는 3억4400만 달러로 줄어들었다. 이 같은 자금부족 사태는 개발자들로 하여금 새로운 방안을 모색하도록 하는 계기를 만들었다. 대안으로 부상한 것이 화이버 레이저(fiber lasers)였다.
이 기술은 1963년 처음 개발돼 1990년 들어서면서 크게 발전한 기술이다. 이 기술은 광섬유를 사용한다. 섬유 안에서 에너지를 모아 증폭된 에너지를 발사하는 것이 가능하다. 이 기술로 화학반응식 레이저 COIL 정도의 에너지를 낼 수 있다는 주장이 제기됐다.
비용 문제도 돌파구가 열렸다.
2010년 록히드 마틴 사는 가자지구로부터 날아 오는 포탄 공세로 골머리를 앓고 있던 이스라엘로부터 민간인을 보호할 무기를 개발해달라는 부탁을 받고 있었다. 이때 시작한 것이 ‘아담(ADAM, Area Defense Anti-Munitions)’ 프로젝트다.
이스라엘처럼 좁은 지역에서 날아오는 포탄을 적의 공격에 대한 지역 방어를 위해 레이저를 쏘아 신속하게 반격하는 시스템이었다. 록히드 마틴 사는 ‘아담’을 개발하면서 10킬로와트(kW) 전력으로 레이저 발사가 가능한 포터블 수준의 무기를 개발하게 된다.
보잉사 역시 10kW급 화이버 레이저를 활용해 HEL MD 시제품을 생산하는데 성공하고 있다. 보잉사 관계자는 “두 컵 정도의 가솔린을 가지고 레이저를 발사할 수 있다”고 설명하고 있다.
더 고마운 것은 최근의 컴퓨터 시스템의 발전이다.
정확한 목표추적 시스템은 레이저 무기 개발을 더 수월하게 하고 있다. 다양한 분야에서의 기술 개발은 결과적으로 레이저 무기의 가격을 큰 폭으로 하락시키고 있다. 가격 하락이 최근의 레이저 무기 도입을 더 가속화하고 있다는 분석이다.
•이강봉 객원편집위원aacc409@naver.com•저작권자 2015.05.29 ⓒ ScienceTimes[출처] 눈앞에 다가온 ‘레이저 무기’|작성자 KOFAC ****서울-프로-이리-시그넷/SJ/넥스젠-세기리-펜타시-레오-하이-오코
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