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제4차 산업혁명 시대 (41): 나노 사물인터넷
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2019년 06월 28일(금) 17:45 [주간문경] 
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| | | ↑↑ 지홍기
영남대학교 명예교수
문경대학교 특임교수 | ⓒ (주)문경사랑 | |
나노 사물인터넷이란?
가정에서부터 기업에 이르기까지 사물인터넷(IoT)이 모든 분야에 적용되기 시작하면서, 생활방식과 생산성은 변화되고 있다. 이런 배경에서 나노 사물인터넷(Internet of Nano Things, IoNT)이 주목받기 시작했으며, 특히 의학 및 의약품 제조 분야에서 연구가 활발하게 진행되고 있다.
IoT는 저렴한 마이크로 센서, 마이크로 프로세서, 그리고 소형 전원공급 장치와 무선 안테나 기술을 활용하는 것으로 컴퓨터와 모바일 기기 등의 온라인 세계를 온도조절장치, 자동차, 도어락, 애완동물 추적기 등 물리적인 세상의 일상 제품까지 빠르게 확대해 나가고 있다.
IoT 와 나노기술
인터넷으로 연결된 기기나 장치, 그리고 인공지능 시스템으로 감시 및 제어되는 기기들이 폭발적으로 증가하면서, 일상생활에서 사용하는 기기들에 놀라운 능력이 생기게 되었다. 집 주인이 퇴근하여 집에 도착한 것을 알아차리고 현관문을 열어주는 집, 이식된 심장이 이상 신호를 보낼 때 의사를 바로 호출해 주는 모니터링 기계 등이 그 사례이다. 그러나 온라인 세상에서 IoT 기술의 진정한 빅뱅은 아직 오지 않았다. 그 빅뱅의 주인공은 IoNT 기술이다.
과학자들은 밀리미터 혹은 마이크론의 센서를 나노미터 크기로 만들기 시작했다. 이 크기의 센서는 생체 내 순환이 가능하고, 사물에 바로 혼합될 수 있을 만큼 작은 크기다. 이런 시도는 IoNT로 향하는 중요한 첫 단계로서 의학, 에너지 효율, 그 밖의 수많은 분야를 완전히 새로운 차원으로 인도할 것이다.
합성생물학과 나노 센서
현재까지 가장 진화된 나노 센서들은 합성생물학을 이용하여 박테리아 같은 단세포 생물을 변형시키기 위해 개발되었다. 이 분야의 최종 목표는 단순한 형태의 바이오컴퓨터를 만들어내는 것이다. 이 바이오컴퓨터는 DNA와 단백질을 이용해 구체적인 화학적 표적을 인식하고 관련 정보를 저장한 후, 색상을 바꾸거나 쉽게 감지할 수 있는 다른 신호를 방출하여 표식의 상태를 보고하는 역할을 한다.
미국 스타트업 기업인 신로직(Synlogic)은 희귀 대사 장애를 치료하는 생균 박테리아를 상용화하면서, 합성생물학의 세포 나노 센서 기술이 의약품 제조와 의학, 농업 분야로 그 응용이 확산되고 있다. 탄소 나노튜브와 같은 비생물학적 물질로 만들어지는 나노 센서들은 무선 나노 안테나와 같이 감지를 하고 신호를 보낼 수 있다.
나노 센서의 크기는 너무나 작아서 수백만 개에 달하는 서로 다른 지점에서 정보를 수집할 수 있고, 외부의 장치에서 이 데이터를 병합하여 정밀한 지도를 구현하게 된다. 그 결과 빛, 진동, 전류, 자기장, 화학물질의 농도, 다른 환경적 요인 등의 미세한 변화까지 확인할 수 있다.
IoNT의 미래
스마트 나노 센서가 IoNT 로 변화하는 추세는 피할 수 없지만, 극복해야 할 기술적 과제는 자가 동력의 나노 장치가 변화를 감지하여 웹으로 신호를 보내는 데 필요한 모든 구성 부품을 통합해야 하는 문제가 있다.
또한 프라이버시 보호와 보안상의 문제가 선결되어야 하며, 인체로 유입되는 모든 나노 장치에는 독성이 있거나 면역체계에 반응을 일으킬 수도 있다. 그러므로 기술 적용 초기에 산업 공정에 사용되는 식물이나 비전염성 미생물처럼 비교적 단순하고 위험 부담이 적은 생물에 나노 센서를 주입함으로써 문제들을 미연에 방지할 수 있을 것이다.
따라서 IoNT 기술이 상용화되면 4차산업혁명시대에 우리가 살고 있는 도시, 집, 공장 그리고 우리 몸에 대한 훨씬 상세하고 저렴한, 최신 정보를 제공받을 수 있게 될 것이다. 인체를 중심으로 생산되는 엄청난 양의 정보를 실시간으로 수집하고 이를 클라우드로 전송하는 수십억 개의 나노 센서가 그 후속 기술이 될 것임은 자명하다.
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