2021 인체기관의 재생산

연구자들은 인간 치료의 오랜 숙원인 인체의 재생 총력을 기울이고 있다.

의사들이 어느 날 환자의 약해진 조직을 줄기세포에 이식하여 특수 조직을 통해 자가 치료가 가능하게 할 수 있다면 이 자체로써도 생물학적으로는 대단한 성공일 것이다. 그렇다면 만약 간단히 상처 입은 조직을 자극하여 스스로 치유가 가능하게 할 수 있다면?

보스턴에 있는 히드라 생명과학 연구소의 수석연구원 글린 라센은 지난 4년 동안 재생력에 대한 꿈을 꾸고 있다. 하버드 대학교 연구원들의 협력을 통해 라센과 그의 동료들은 심장마비 이후 정지된 근육 조직을 다시 재생 해주는 단백질 기반 신약을 개발하고 있다.

유전적 제한을 제거함으로서
세포를 증식시킬 수 있다.

“심장은 자신을 유지하는데 필요한 화학적 인자를 끊임없이 분비하고 있습니다. 우리가 하고 있는 일은 모두 이를 강화시키는 것입니다.”

멋진 일임에는 틀림이 없으나 그의 회사는 이런 자연적인 프로세스를 이용해 필요한 곳에 적기에 새로운 조직을 키워주는 단계에 도전하는 첫번째 회사가 될 전망이다.

환자들은 복구된 심장 근육 을 통해 금방 수영이나 달리기 또는 정원 가꾸기 등을 할 수 있게 될 것이며 매년 5만명의 미국인 목숨을 앗아가는 울혈성 심장정지 피해도 줄어들 것이다.

라센이 구상하고 있는 전략은 혁신적이면서도 간단하다. 환자들은 인공호흡기나 초음파 약물주입기와 같은 개인 장치를 사용하여 그들의 혈류 내에 재생 단백질 분자를 집어넣게 된다.

이 분자는 상처 입은 심장근육 조직 표면의 수용체에 - 세포 분열을 방해하는 유전자 활동을 약화시키는 화학적 반응을 유발함 - 묶이게 될 것이다.

한번 이 생물학적 스위치가 켜지면 죽은 조직의 공간을 메우는 새로운 심장 조직이 생성될 것이며 결국 몇 주안에 심장 근육 기능이 영구적으로 복구될 것이다.

히드라 심장 신약의 인간 대상 실험은 향후 몇 년 내에 시작될 것이다. 하지만 실험결과들은 이미 이 치료법의 잠재성을 보여준다.

작년 히드라의 연구원들은 쥐에게 심장발작을 유발시킨 후 10일간 관찰하며 단백질 복합제의 일종인 CRF-1을 복용시켰다. 심장 발작이 있은지 한달 후에 치료를 받은 쥐들은 그렇지않은 쥐들보다 20퍼센트 향상된 심장근육 기능을 보여주었다.

“과연 재생이 효과가 있었는가?”라는 질문의 정답은 “그렇다”라고 히드라의 공동 설립자이자 인간 유전학자인 마크 키팅은 대답한다. “말하자면 유전적 브레이크를 풀어줌으로써 다른 종류의 조직을 증식시키는 원리입니다.”

심장용 약물 권총
심장 질환자들은 바늘이 필요 없는 주사기를 이용해 고통없이 피부 속으로 재생 약을 주입함으로써 스스로 치료받을 수 있다.

1. 단백질 기반의 약 분자들은 심장 근육 조직을 통과하여 조직 성장을 방해하는 ‘p38’이라고 불리는 효소의 생산을 낮춘다.
2. ‘p38’의 생산이 멈춰지면 성숙한 심장근육 세포들은 빠르게 탈분화한다. 이를 통해 새로운 심장 근육 안으로 세포들이 빠르게 증식하고 성장한다.
3. 죽은 조직은 새로운 건강한 조직으로 교체된다.

10년 이내: 잠이 없는 72시간
며칠 동안 깨어있게 해주는 신약

흥분제 “Provigil”은 오늘날 잠을 깨우는 약으로 명성이 높지만 앞으로는 실험적 혼합물질인 CX717이 졸린 사람들을 깨어 있게 하여 낮 동안의 생산성을 올리는데 도움이 될 것이다.

작년에 “Wake Forest” 대학교에서 있었던 실험들에서 대뇌 신경전달물질의 활동을 높여주는 이 약은 붉은털 원숭이를 36시간동안 깨어 있게 했다.

뒤에 이 원숭이들은 조심성테스트에서 숙면을 취한 원숭이들보다 더욱 높은 효과를 보여주었다. 가장 반가운 소식은 부작용이 없었다는 것이다.

20년 이내: 곤충으로 다이어트하기
박테리아로 빠르게 몸무게를 줄인다.

최근 워싱턴대학교연구진이 개발한 장에 자연적으로 생기는 지방저장에 영향을 끼치는 박테리아 검증 기법 덕택에 박테리아를 포함하고 있는 셰이크가 다이어트 해결사로 등장할 전망이다.

최적의 지방감소를 위해 다이어트 희망자들은 하루 1~2병 정도 마른 사람들의 위에서 추출한 박테리아 셰이크를 마셔야 할 것이다.

25년 이내: 피임약의 남여평등
남성용 피임제를 개발한 여성들

영국의 “Keele” 대학교에 있는 연구원들은 민물고기에서 발견되는 촌충에서 개발한 화학 약품을 통해 피임약의 남여평등을 구현할 단초를 발견했다.

잠재적으로 패취나 알약 타입으로 판매될 이 화합물질은 뇌하수체 기능을 진정시켜 난자나 정자 생산에 필요한 섹스 호르몬의 분비를 막는다.


2026 절대 사고를 내지 않는 자동차
사고 없는 미래의 실현을 위해서는 현재의 최첨단 테크놀로지들을 네트워크로 연결해야 한다.

한치 앞을 볼 수 없는 폭우. 복잡한 교통과 음주 및 졸음운전, 폭주를 즐기는 운전자들 많은 나라에서 교통사고가 사망사고의 최대원인이 된데는 이처럼 많은 이유가 있다.

이를 방지할 수 있는 하나의 방법은 다가올 충돌을 미리 예상하고 대비하는 자동차의 개발이다.

사고 없는 미래를 위한 열쇠는 차량간의 통신(V₂V, Vehicle to Vehicle)이며 V₂V를 가능하게 만드는 일부 기술의 개발이 이미 진행 중이다. 점점 더 정교해지는 GPS는 조만간 어떤 순간에도 자동차의 정확한 위치를 찾아낼 것이다.

그리고 이미 현재의 자동차에 장착된 속도와 방향을 제어하는 안정성 제어 시스템 역시 컴퓨터에서 이런 정보들을 전달하고 있다. 아직 해결해야 하는 근본적인 기술은 같은 주로에 있는 자동차에 데이터를 통신할 장치를 만드는 것이다.

V₂V 개발 촉진을 위해 미 연방 통신 위원회는 차량 간 및 차량과 트랜스시버(휴대용 무선 전화기)간의 단거리 통신 전용(DSRC) 5.9 기가헤르츠급 주파수를 허가 했다.

작년에 미 국방 첨단 연구 계획청에서 주관한 그랜드 첼린지 자동 주행 경주에 우승한 토레그 차량의 개발에 도움을 준 폭스바겐 전자 연구소는 최근에 두 대의 제타스와 두 대의 아우디에 DSRC 유닛을 장착하고 교대로 위치를 바꿔가며 샌프란시스코를 통과하는 실험을 위해 V₂V를 사용했다.

연구소의 매니저인 칼스튼 버그맨은 “이 기술은 지금 당장이라도 사용이 가능하다”고 말한다. 물론 올바른 데이터를 올바른 차량에 그리고 정확한 시점에 전달하기 위해서는 훨씬 더 골치 아프도록 복잡한 위협 탐지 알고리즘이 필요하다.

제너럴 모터스사는 사고를 피하기 위해 사전에 정지하는 폭스바겐 방식보다 더 발전한 형태의 DSRC가 장착된 캐딜락인 CTS를 공개했다.

예를 들자면 한층 강화된 이 안정성 제어 시스템은 현재 주행중인 도로 한 복판에 다른 DSRC 장착 차량이 멈추어 서있는 것을 사전에 인지하고 운전자가 지시하지 않아도 컴퓨터가 브레이크를 조작하도록 명령을 하달한다.

이 기술들은 멋져 보이지만 또 한 편으로는 짜증스럽기도 하다. 또한 자유로운 삶을 추구하는 많은 사람들이 100% 자동화된 자동차를 구입할지에 대해서도 의문이다.


엔지니어 토미지 수지모토와 혼다의 R&D 센터에 있는 그의 팀은 자동차를 차선 안에 유지시켜주는 인간에 가까운 기계 인터페이스 개발을 진행중이다.

헤드업 디스플레이(전방을 응시하며 볼 수 있는 계기)들은 간단한 기술이다. 하지만 혼다는 ‘감각 전달장치’이라고 불리는 진동하는 페달이나 진동 핸들 등도 개발하고 있다.

5년 이내: 자가진단 자동차
고장나기 전에 진단하고 수리한다.

현재 BMW 세단은 오일을 갈 때가 되었거나 사전에 예약된 자동차 정비가 있을 때 엔지니어에게 메시지를 전송하는 등의 통신 서비스 기능을 가지고 있다.

하지만 향 후 몇 년 이내에 통신 서비스 기능은 통신 진단 기능으로 바뀔 것이다. 예를 들자면 연료 분사장치가 오동작을 하는 등 문제가 있을 때 자동차는 차주에게 자동적으로 이메일을 발송하게 된다.

5년 이내: 지능형 유리
태양에 반응해 자동 조절되는 자동차 앞면 유리

더 이상 햇빛 가리개를 조절하기 위해 시간을 낭비하지 않아도 될 전망이다. 프랑스 업체 세인트 가베인사는 텅스텐 전선이 들어있어 다이얼을 돌리면 어두워지는 전자 크롬 유리를 개발하고 있다.

이 전선들은 유리 위에 산화물로 코팅한 것으로 자외선과 태양열을 막아 준다. 페라리는 2005년 한정 판매 모델인 수퍼 아메리카의 지붕에 이 물질을 사용하였는데 이 기술은 10년 이내에 일반화 될 것이다.

10년 이내: 핸들 없는 자동차
엄마, 저 차 핸들이 없어요!

컴퓨터 프로세싱의 첨단 기술은 자동차 제조자들로 하여금 브레이크 에러를 최소화하는 전자 앤티로크 브레이크같이 새롭고 더 나은 제어 방법의 개발을 이끌고 있다.

메르세데스벤츠는 조이스틱으로 제어되는 SL-Class 컨셉차를 통해 그들이 택하고 있는 논리적인 결론을 보여주고 있다.

그들의 “Sidesticks”는 전통적인 운전대 보다 좀 더 명확하고 직관적이다. 아마 지금의 아이들이 운전을 할 나이가 될 때쯤이면 실현이 가능할 것이다.

15년 이내: 형상기억 타이어
포장, 비포장 어디든 문제없다.

운전자들은 전자활성 폴리머 덕분에 궁극적으로 부드럽고 성능 좋은 포장도로용 타이어에서 울퉁불퉁한 비포장용 타이어로 순식간에 변환시킬 수 있다. 근육처럼 모양을 바꾸는 능력을 가진 이 물질은 현재 로봇 공학의 뜨거운 감자다.

산업 디자이너 제임스 오웬은 이 기술을 도로 상에서 사용하는 것도 가능할 것이라고 생각한다. 그는 하이브리드 전기 모터에서 동력을 전달받는 방법이 조만간 여기저기에서 사용될 것이라고 믿고 있다. 미세린사도 이에 동의한다.

오웬의 계획은 이 회사의 2006년 디자인 경쟁 부분의 대상을 차지했다.

작동원리
1. 전기활성 폴리머로 만들어진 타이어가 도로의 변화에 맞춰 자동적으로 타이어의 모양을 변화시킨다.
1. 일반 타이어용 고무는 전자 활성 폴리머 조각들을 둘러싸고 있다.
1. 바퀴내의 전선들은 엔진으로부터 전자 활성 폴리머로 전압을 전달한다.
1. 감지센서가도로상의 변화를 찾아낸다.


2021 향후 15년내 인간의 기억한계 극복
소프트웨어를 통해 수 년간에 해당하는 데이터를 휴대할 수 있게 된다.

인간은 본래 1초당 2바이트 정도 또는 평생 동안 약 수백 메가바이트 정도의 정보를 기억할 수 있다. 그러나 17기가바이트 용량 의DVD와 비교해도 이는 보잘 것 없는 수준이다.

특히 인간기억의 한계는 인기드라마의 유행어를 10년이 지나도 쉽게 기억할 수 있는 반면 어머니의 생일은 쉽게 잊을 수 있다는 점이다.

바로 이점이 그 동안 고던 벨을 괴롭혀온 문제이다. 마이크로소프트의 수석 연구원이었던 벨은 1998년 “MyLifeBits”라고 불리는 프로젝트를 위해 그의 일상생활을 디지털로 촬영하기 시작했다.

그는 먼저 오래된 사진들과 연구문서와 자료를 스캔했다. 회의와 전화상의 대화를 녹음하기 시작했고 새로운 사진들이나 새로 본 영화를 카다로그에 정리하기 시작했다. 또한 주고받은 모든 이메일이 디지털로 보관되었고, 그의 목 뒤에 얹힌 마이크로소프트의 “SenseCam”이 매일 일어나는 일을 촬영하기 시작했다.

벨은 이제 1기가바이트에 해당하는 정보를 컴퓨터로 검색 가능한 데이터베이스에 저장하여 정리하고 있다.

그가 사용하는 방법은 매우 수동적인 방법이지만 향 후 15년 이내에 우리의 일상적인 활동을 자동적으로 녹음하거나 촬영하는 장치를 몸에 지니고 다니면서 나눴던 대화나 만나는 사람의 모습, 또는 읽는 기사를 저장하는 일이 일반적인 모습이 될 것이다.

이 데이터들은 이메일이나 일정관리 프로그램과 같이 검색이 가능한 의사소통 장치에 연결될 것이다. 이를 통해 인류는 궁극적으로 개인화된 완전 기억 능력을 갖게 된다.

단 하나의 장치를 통해 자동적으로 음성 녹음과
일상 활동을 촬영해 저장·관리한다.

벨의 비전을 실현하기 위한 가장 큰 어려움은 개인 데이터베이스를 효과적으로 검색하는데 필수적으로 필요한 소프트웨어의 개발이다. 현재까지 MyLifeBits는 다양한 종류의 메모리를 또 다른 하나의 메모리에 연결하기 위하여 20개 이상의 서로 다른 데이터 타입을 불러온다.

벨은 자연어 검색을 통해 검색의 범위를 좁혀 필요로 하는 자료를 30초 이내에 검색한다. 예를 들어 회의록을 검색하는 동안 참가자의 사진과 연락처들이 순차적으로 나타나게 된다.

벨은 몇시간 분의 녹음된 음성을 시간이나 장소를 기준으로 자동적으로 정렬시키는 통계적 분석 프로그램을 사용한다. 다음 도전할 단계는 화자를 기준으로 대화를 분류하고 검색할 수 있게 하는 화자 인식 프로그램의 개발일 것이다.

개발이 이루어지는 동안 이미지 센서와 저장장치의 소형화 및 가격 하락은 개인용 저장장치의 발전과 함께 처리 능력을 크게 증대할 수 있는 몇 테라바이트 규모의 데이터 저장을 가능하게 할 것이다.

[사진설명] 프로세싱 파워 - 기억능력을 향상시킨다는 것은 우리의 기록과 회상 능력을 향상시키는 것을 의미한다. 현재의 소형화 추세에서 카메라 부속품들은 향 후 몇 년 이내에 콘텍트렌즈(A) 정도로 작게 만들어질 수 있을 것이다. 정교한 송수신기는 우리의 귀(B)에 딱 맞을 정도로 작을 것이며 초소형 휴대 검색 장치(C)로 데이터가 다운로드될 수 있을 것이다.

5년 이내: 디지털 파트너
그녀가 당신을 좋아하는지 휴대폰에게 물어보세요.

MIT 미디어 연구소의 앤몰 마단은 우리에게 필요한 조언을 휴대폰이 할 수 있다고 한다. 마단은 지난 몇 년간 알고리즘을 사용하여 사람의 목소리에 들어 있는 활동, 스트레스, 감정 이입을 분석하는 ‘사회적 감지’ 소프트웨어를 개발해오고 있다.

이 소프트웨어는 목소리가 상냥한지, 투박한지 또는 점수를 막 내려고 하는지 삼진 아웃 당하려 하는지 판단한다. 마단은 이 소프트웨어가 곧 상업화 될 것이라고 말한다.

10년 이내: DNA 스캐너
이것이 무얼까? 게놈을 확인하자.

폴 히버트는 멸종위기에 놓인 종들의 리스트를 휴대형 도감에 넣는 작업을 하고 있다. 이 캐나다 동물학자는 데이터베이스에 있는 것들 중 작은 DNA 샘플을 테스트하게 될 휴대용 유전자 바코드를 개발하고 있다.

이를 통해 지금 우리가 쳐다보고 있는 동물이 무엇인지 또는 새로운 종인지 알 수 있게 해 준다.

10년 이내: 전자신문
신문도 모니터 시대

아침에 출근하는 동안 읽을 신문을 사는 것을 잊으셨나요? 전자신문 기술이 크기와 무게가 매우 가변적인 초박막형 잡지를 가능하게 할 것이다.

E Ink사는 햇볕에서도 읽기 편한 오직 가상의 페이지를 넘기는 순간에만 동력을 사용하는 정교한 e북을 개발했다. 다음 단계는 이 기술을 더욱 정교화하여 종이 신문처럼 전자 신문을 접어 바지 뒷 주머니에 넣을 수 있게 하는 것이다.


2011 집안 청소는 이제 그만!
나노기술이 버튼 한 번으로 화장실 소독이 가능하게 만들어 준다.

화학 엔지니어들이 공해로부터 발생하는 건물 변색 방지를 위해 이산화티타늄을 어떻게 사용해야 할지 발견한 것은 불과 얼마 전이다.

로마의 Misericordia 교회안에 있는 성모마리아상 이나 도쿄의 마루노치 빌딩과 같은 유적들은 반도체로 코팅된 첫 번째 건물들이다.

이 반도체는 공해나 때에 들어있는 유기 분자가 빛과 물에 노출되면 공기 중으로 방출된다는 원리를 이용하여 유기 분자를 줄여준다. 곧이어 PPG 산업의 선크린 유리와 같은 이산화티타늄 기반의 자가 청소용품이 가정용품 시장을 강타했다.

하지만 여성을 가사노동으로부터 해방시켜 주기 위해서는 연구자들은 반드시 태양으로부터 방출되는 자외선 광에만 반응하고있는 이산화티타늄의 기술적 제한을 극복해야 한다.

호주 시드니에 있는 나노스케일 기술 연구소의 소재공학자 마이클 코티와 그의 직원들은 화장실 천정에 달려있는 백열전구 같이 비주얼 스펙트럼에 반응하는 이산화 티타늄 코팅을 완성하기 위해 노력을 경주하고 있다. 욕조 브러시는 이제 필요없게 될수도 있는 것이다.

두 개의 화학물질을 혼합하여 다목적 클리너인 이산화티타늄을 만드는데 이 화학제품은 빛에 민감하다. 광자에 노출되면 공기 및 물방울과 함께 반응하여 유기 소재 분해를 가속시킨다.

이는 인공적인 광합성과 유사하지만 식물이 태양빛을 사용, 이산화탄소를 분해하여 산소를 발생시키는데 반해 이산화티타늄은 빛을 이용하여 그리스나 박테리아 같은 골칫덩이들을 공기 중으로 퍼지는 이산화탄소나 수소와 같은 부산물로 바꿔 공기중으로 날려 보낸다.

이산화티타늄은 물과 친화력을 가지고 있다. 타일이나 유리가 물을 방울지게 하는 것처럼 이산화티타늄으로 코팅된 제품들은 오염물질들이 섞여있는 물을 잡아 당겨 표면에 넓게 퍼지게 한다. 그 결과 더욱 쉽게 청소를 할 수 있게 된다.

코티는 “이산화티타늄의 원자 구조를 바꾸어 눈에 보이는 빛의 에너지 스펙트럼과 조화될 수 있어야 한다”고 말한다.

이는 결코 쉬운 작업은 아니다. 더구나 이 방법은 화학적 물성을 붕괴시키지 않고 이루어져야 한다. 그렇지 않으면 이산화티타늄은 코팅되어야 할 부분에 붙어있지 못하게 될 수도 있다.

코티는 신념에 차 있으며 그의 이산화티타늄에 가정용품 시장의 미래가 달려 있다. “안티박테리아 스프레이와 와이퍼 시장의 규모를 생각해 보세요. 만약 분사할 필요가 없는 상품이라면 훨씬 좋을 겁니다.”

이산화티타늄 반응원리
이산화티타늄은 빛에 반응하여 분자 단위에서 오염물질을 공격한다.

1. 빛이 이산화티타늄을 비추게 되면 자유 전자와 양전하가 발생한다.
2. 물이 양전하와 반응하여 산화기가 만들어진다.
3. 산화기(Oxygen Radical)가 먼지나 박테리아에 상처를 만들어 공기 중으로 흩어지게 한다.
4. 오염물질이 산화되어 완벽하게 깨끗해진 표면

10년 이내: 지능형 냉장고
치즈 좀 그만 찾으세요!

무선 주파수 인식(RFID) 태그들은 상점안의 제품 검색을 위해 이미 사용되고 있다. 조만간 이 태그들은 가정 내의 물건들을 찾는데 도움이 될 것이다.

“Royal Philips Electronics”와 같은 회사들은 프린트가 가능하고 가격이 저렴한 RFID 플라스틱 태그들을 통해 포장의 유비쿼터스를 이루어가고 있다.

이런 일들이 일어나면 스캐너가 장착된 냉장고는 저장되어 있는 모든 것들에 대한 정보를 가질 수 있게 되며 사람들은 휴대 전화로 상점에 전화하여 피클이 배달되고 있는지 확인하고, 컴퓨터로 지금 가지고 있는 재료로 할 수 있는 음식을 찾을 수 있게 된다.

10년 이내: 로봇화된 차고
수납공간은 천정으로

MIT의 컴퓨터 과학자인 테드 셀커는 “공간이 최후의 개척지입니다.”라며 익살을 떤다. 우주 공간에 관한 이야기가 아니다.

그는 창고를 자동화하여 공간을 최적화하는 것에 대해 이야기 하고 있다. 첫 번째 단계는 차고! IBM의 자동화된 상품보관소에서 영감을 얻은 셀커는 잘 사용하지 않는 차고 천장을 커다란 공구박스로 바꾸는 창고 설비를 설계하고 있다.

20년 이내: 투명 TV
벽속으로 사라지는 TV

유기 편광 다이오드(OLED) 디스플레이는 결국 벽걸이형 초박막 대형 TV의 탄생을 가능하게 할 것이다. 구부리기 쉬운 OLED 스크린은 이미 실현된 기술이다.

다음 해야 할 일은 수명이 짧다는 현재의 기술적 한계를 극복하는 것이다. 궁극적 목표는 TV 시청이 끝나면 벽 속으로 사라지는 것처럼 느껴질 종이만큼 얇은 TV의 개발이다.


2031 온도 빛 등 외부 자극에 반응하는 스스로 생각하는 옷
자연에 대한 연구를 통해 형상소자가 직물 스스로 특성을 변화할 수 있도록 만든다

뉴 맥시코 앨버커키에 있는 샌디아 국립 연구소의 소재과학자들은 미래 섬유의 개발을 위한 평범치 않은 접근을 하고 있다. 물고기를 뚫어져라 바라보고 있는 것이다.

“물고기 안에는 거시적으로 우리가 볼 수 있는 무엇인가로 변하는 분자가 있습니다.” 샌디아의 분자 생물학자인 조지 바켄드는 “많은 물고기들이 천적을 피하기 위해 위장하는 과정에서 색깔 변화 프로세스를 사용한다”고 한다.

이 프로세스를 재현해낼 수 있다면 자가 치료나 색상을 변화 능력을 지닌 살아있는 인공 소재를 만들 수 있다.

변형 섬유들이 참신한 소재는 아니다. 나이키는 이미 착용자의 체온이 높아지고 땀을 흘릴 때 더 높은 통기성을 가진 섬유로 만든 고효율 의류를 판매하고 있다.

하지만 기존의 기술이 구조적 변화를 포함하는데 반해 미래 섬유는 온도나 빛과 같은 외부 자극에 분자들이 반응하는 수준으로 진보하게 될 것이다. 현재의 섬유들이 고정적인데 반해 미래의 디자인은 나노 수준의 움직임을 보이는 것이다.

참고로 물고기내에는 빛이 색소 알갱이를 운반하는 ‘운동 단백질’의 움직임을 유발시키는 생화학적 변화가 일어난다. 이 알갱이들이 모이거나 퍼지는 위치에 따라 물고기의 색깔이 정해진다.

샌디아 팀은 “능동수송”이라고 불리는 이 프로세스를 연구소에서 재현하려 애쓰고 있으며 복잡한 방석모양의 나노입자들을 채용하고 있다.

(위에 나와 있는 작동원리 참조) 양자 점(형광 입자들)들을 운반하는 ‘운동 단백질’들은 미세소관 이라 불리는 미크론 크기의 구슬에 의해 고정되어 있는 머리 모양의 필라멘트를 따라 움직인다. 이 양자 점들이 움직일 때 색상의 변화가 일어난다.

이 프로세스는 종이 위에 검정 잉크 방울을 떨어뜨리는 것과 유사하다. “이 방울이 빛을 낼 때 종이는 회색으로 변하게 됩니다.” 바켄드는 “만약 잉크가 점속으로 돌아오게 되면 종이는 다시 흰색이 된다”고 한다. 이와 유사하게 ‘운동 단백질’이 퍼지면 색상은 밝게 되고, 구슬 중심으로 모이면 어두어 진다.

현재의 기술로는 한 번에 약 100개의 방석들을 생산할 수 있다.

바켄드는 육안으로 볼 수 있는 색상 변화를 일으키기 위해서는 약 1만개에서 백만개의 방석이 필요할 것이라고 추산한다. “현재 우리는 시계를 제조하듯 구성 요소 단위로 소재를 제조하고 있습니다. 어떻게 대규모의 분자들을 잡아 동시에 조작해서 고도로 복잡한 구조 속으로 다시 모이게 할 수 있는지 파악하기 위해 노력하고 있습니다.”

만약 계획대로 일이 추진된다면 미래에는 빛에 반응하여 자동적으로 주변 환경과 동일하게 색상을 위장하는 군용 위장복을 볼 수 있을 것이다.

형광소자 작동원리
미래에는 분자들이 의상의 색을 결정하게 된다.

1. 형광색 입자가 구슬의 중심으로 모아지면 색상이 나타나게 된다.
2. 입자가 미세소관을 따라 퍼지게 되면 색상은 없어지게 된다.

5년 이내: 디스플레이 안경
지도가 디스플레이되는 선글라스

오늘날의 최첨단 선글라스는 블루투스가 가능하여 휴대폰 서비스를 할 수 있고 무선으로 방송을 들을 수 있다. 차세대 선글라스는 GPS 장치로부터 스트리밍받은 지도가 포함된 스크린 이미지가 렌즈 위에 표시된다.

워싱턴주, 레드몬드에 위치한 마이크로비전사는 이미 군용 탱크 지휘병용 헬멧에 시야를 방해하지 않고 읽을 수 있는 헤드업(head-up) 디스플레이 기술을 사용하고 있다.

10년 이내: 잉크로 된 신발
신발을 프린트 한다

레이저 소결공법(laser shinte ring) 미래의 신발 가게는 쇼핑이 아닌 발 검사에 더욱 가까울 것이다. 신발 가게에서는 발을 정밀 검사하고 보폭을 기록한다.

이 데이터들은 잉크젯 프린터가 잉크를 뿌리듯 나이론 파우더를 뿌려서 나의 발에 꼭 맞는 신발을 만들 레이저 프린터로 전송한다.

런던의 Prior 2 Lever사는 현재 이 기술을 프로 축구 선수들을 위한 스니커즈 제조에 사용하고 있다. 이 회사는 고객 맞춤 대량생산을 위해서는 검사 프로세스를 자동화해야 한다고 말한다.