종이접기가 첨단 기술로 변신

스마트 알약, 미니 로봇, 우주왕복선 등

종이를 접어서 새나 옷·배·꽃·투구 같은 여러 가지 모양을 만들어내는 것을 ‘종이접기(origami)’라고 한다. 정사각형의 종이 한 장을 썰거나 베지 않으면서, 풀칠도 하지 않고, 오로지 접기만 하면서 다양한 모양을 만들어낼 수 있다.

종이접기를 어린아이들이 하고 있는 가벼운 게임 정도로 생각할 수 있지만 그렇지 않다. 그 안에 놀라운 기술이 숨어 있다. 종이를 접으면 직선이 된다. 그러나 종이를 계속 접다 보면 다수의 직선들이 곡선이 된다.

또 평면의 크기가 줄어들면서 입체 모양으로 변신한다. 비밀은 종이접기 속에 들어 있는 기하학에 있다. 점·선·면을 이용해 평면과 공간을 연구하는 이 기하학을 통해 직선을 정확하게 3등분 할 수도 있고, 각도기 없이 다양한 도형을 만들 수 있다.

‘종이접기 알약’으로 체내 불순물 제거 

28일 ‘테크 크런치’에 따르면 과학자들이 이 종이접기를 통해 새로운 기술을 창조하고 있다. 대표적인 분야가 생명공학이다. 스웨덴의 카롤린스카 연구소(Karolinska nstitute)에서는 종이접기 원리를 이용, DNA 사슬(DNA strand)를 연구하고 있다.

NSAS에서 종이백처럼 생긴 거주공간 'BEAM'을 우주왕복선에 설치하고 있다.  BEAM은 종이접기 원리을 이용해 줄였다 펼 수 있는  우주인들의 거주공간으로 향후 화성 등으로 장거리 우주여행을 할 때 활용할 계획이다.

NSAS에서 종이백처럼 생긴 거주공간 ‘BEAM’을 우주왕복선에 설치하고 있다. BEAM은 종이접기 원리을 이용해 줄였다 펼 수 있는 우주인들의 거주공간으로 향후 화성 등으로 장거리 우주여행을 할 때 활용할 계획이다. ⓒNASA

컴퓨터 디자인을 통해 다양한 사슬 구조의 인공 DNA를 만들어 실험하고 있는데 체내에 약물을 효과적으로 전달하기 위해서다. 뵨 회그베르그(Björn Högberg) 연구원은 “여러 가지 유형의 종이접기 방식을 적용해 새로운 DNA 구조를 선보이고 있다”고 말했다.

“그리고 최근 암 종양에 더 쉽게 접근할 수 있는 ‘스마트 약물(smart drug)’을 제작 중에 있다”고 밝혔다. 연구팀은 현재 오일러 서킷(Eulerian circuits)과 같은 수학식을 적용, DNA 분자의 유연성을 더 높이고 있는 중이다.

MIT에서는 어린아이가 건전지를 삼켰을 경우 즉각적으로 대처할 수 있는 약물을 개발하고 있다. 이 ‘종이접기 알약(origami pill)’은 아이의 위로 들어가 그 안에서 펼쳐진다. 그리고 자석기능을 통해 그 배터리를 내장 밖으로 이끌어낸다.

이 종이접기 알약은 현재 동물인 돼지를 통해 그 효능이 입증되고 있다. 관계자들은 이 기능을 업그레이드할 경우 사람에게도 적용이 가능하며, 수술 없이 인체 내 불순물을 꺼낼 수 있는 대안으로 보고 있다.

MIT에서는 또 초소형 ‘종이접기 로봇(orgami robot)’을 개발하고 있는 중이다. 이 로봇은 종이접기 방식을 활요해 스스로 조립이 가능하도록 만들었다. 조립 형태에 따라 걷거나, 헤엄을 치고, 스스로 분해될 수도 있다.

1.7cm 길이의 매우 작은 로봇이지만 다양한 종이접기 방식을 통해 여거 가지 기능을 집어넣을 수 있다. 특히 최근 개발되고 있는 웨어러블 기능의 센서를 주입할 경우 놀라운 기능을 발휘할 수도 있다.

줄였다 펼 수 있는 우주왕복선 개발 

우주 연구에도 이 종이접기 방식이 폭넓게 활용되고 있다. 크게 활용되고 있는 곳이 태양광 패널이다. 우주공간에서 이 태양광 패널은 에너지를 공급받을 수 있는 핵심 기술이다. 그러나 너무 많은 공간을 차지할 경우 사고 가능성이 높아진다.

때문에 미국항공우주국(NASA) 제트연구소에서는 가능한 적은 공간을 차지하는 패널을 제작 중이다. 지름이 25m에 달하는 태양전지판을 10분의 1정도인 2.7m로 줄인 소형 전지판으로 축소시키는 연구를 하고 있다.

만약 이 기술이 성공한다면 태양전지판의 전력생산능력을 14kw에서 250kw까지 끌어올릴 수 있다. 또한 우주에서 스스로 접기가 가능해져 이동식 우주기지를 건설하는데 있어 핵심 기술이 될 수 있을 것으로 보고 있다.

NASA에서는 또 종이접기 기술을 활용해 에어백처럼 생긴 BEAM(Bigelow Expandable Activity Model)을 선보였다. 이 모델은 평소에는 작게 축소돼 있지만 활짝 펼치게 되면 사람이 그 안에 거주할 수 있을 정도의 주거 공간이 만들어진다.

최근 들어서는 우주왕복선(Space shuttles)에 이 종이접기 기술을 적용하고 있다. 인류가 화성처럼 먼 거리에 있는 행성에 도달하기 위해서는 우주왕복선의 크기를 가능한 줄이는 대신 그 추진력을 극대화해야 한다.

NASA에서는 장거리 우주왕복선 개발을 위해 종이접기 식으로 만든 BEAM을 설치하는 방안을 찾고 있다. 또 화성에 착륙해서도 이 종이접기 공간을 통해 편안한 거주 활동을 할 수 있는 기술을 개발하고 있는 중이다.

종이접기가 처음에 어디서부터 시작되었는지 알려져 있지 않다. 그러나 고서에 의하면 기원후 6세기 중국에서 주변 국가들로 전해진 것으로 기록되고 있다. 종이가 매우 비쌌기 때문에 당시 부국이던 중국에서 시작돼 주변 국가들로 퍼져나간 것으로 보인다.

이 안에 첨단 기술의 힌트가 될 수 있는 방법이 숨어 있다는 것을 발견한 것은 아주 최근의 일이다. 어린아이들의 놀이정도로 인식됐던 종이접기가 의료, 로봇, 우주 개발에 이르기까지 21세기 첨단 기술의 핵심 노하우가 되고 있다.

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