[사이언스샷] 파도도 견디는 오리 인형, AI 설계한 접착제 덕분

작성일 08-07

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">천연 접착물질 2만5000가지 기계학습<br>AI 스스로 접착력 내는 아미노산 서열 파악<br>성인 한 명 몸무게 견디는 접착력 발휘</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="FgMWSOxpoD">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3ceda72a906fdc3c1bb9c811baae1ed256bd41e5b1c964d47502c8e57e1964e0" dmcf-pid="3ciZYSJqNE" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="AI가 설계한 하이드로겔 접착제로 고무 오리를 바위에 붙인 모습. 거센 파도에도 오리는 떨어지지 않았다. 작은 그림은 호쿠사이 판화 풍으로 이 모습을 묘사한 것이다./일 홋카이도대" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/07/chosunbiz/20250807060207841iydk.jpg" data-org-width="1785" dmcf-mid="ZjiHyhe7js" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/07/chosunbiz/20250807060207841iydk.jpg" width="658"></p>
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            AI가 설계한 하이드로겔 접착제로 고무 오리를 바위에 붙인 모습. 거센 파도에도 오리는 떨어지지 않았다. 작은 그림은 호쿠사이 판화 풍으로 이 모습을 묘사한 것이다./일 홋카이도대
           </figcaption>
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          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e4680dc2b72eeb1a67d5268e4bb3c6aca2893fcf6b030b3dff4ec40f69912c5c" dmcf-pid="0kn5GviBjk" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/07/chosunbiz/20250807060208084luvm.png" data-org-width="1232" dmcf-mid="5pqkNnuSkm" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/07/chosunbiz/20250807060208084luvm.png" width="658"></p>
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          <p contents-hash="63cc9c92e4aa457c7b7d68ef8ecccb4e6639e3a37d0f8c047bcb1439c4d762fa" dmcf-pid="pEL1HTnbAc" dmcf-ptype="general">1831년 가쓰시카 호쿠사이(葛飾北斎)가 그린 판화 ‘가나가와 해변의 높은 파도 아래(神奈川沖浪裏)’는 일본을 상징하는 그림이다. 후지산 36경 중 하나로 거대한 파도 사이에 멀리 흰 눈을 머리에 얹은 후지산이 보인다. 이 그림은 마네와 모네, 고흐 등 당대 인상파 화가들에게도 영향을 줬다.</p>
          <p contents-hash="5fbcabb69cf9d09388caec205ccd5c6ab4d640184e02e6c5478b073781678f30" dmcf-pid="UDotXyLKgA" dmcf-ptype="general">국제 학술지 ‘네이처’에 호쿠사이의 파도 그림이 실렸다. 거대한 파도가 치는 바닷가에서 바위에 단단히 달라붙은 고무 오리를 그린 그림이다. 공 지안 핑(Jian Ping Gong) 일본 홋카이도대 교수는 “AI(인공지능)가 만든 수중 접착제로 고무 오리를 거센 파도가 치는 바위에 고정시켰다”고 7일 발표했다.</p>
          <p contents-hash="7d19054d5fc771a70661badef3541539895ccf0c32c4ecc31e98ee9c8314404a" dmcf-pid="uwgFZWo9Aj" dmcf-ptype="general"><strong>◇AI가 2만5000 가지 천연 접착제 학습</strong></p>
          <p contents-hash="188240fadae62e2c95e2da0ba6c50fa356fd58f62b85b162672ebfa75a9f57ba" dmcf-pid="7ra35Yg2AN" dmcf-ptype="general">공 교수 연구진은 의료용 하이드로겔(hydrogel) 접착제를 개발했다. 하이드로겔은 묵이나 젤리처럼 물을 많이 함유해 말랑말랑한 고분자 물질이다. 인체는 70%가 물이다. 의료용 접착제는 물에서도 단단하게 붙어야 한다. 과학자들은 자연에서 답을 찾았다.</p>
          <p contents-hash="e9c1a48408479e5a15a6e707a27bf3eb66e305ebd09436b5ce7654e7e49e9fbb" dmcf-pid="zmN01GaVoa" dmcf-ptype="general">홍합은 세찬 파도에도 바위에 단단히 달라붙는다. 갯지렁이는 바닷물 속에서 주변의 모래나 조개껍데기 조각을 모아 원통형의 견고한 집을 짓고 산다. 과학자들은 물에서도 강력한 자연의 접착물질을 모방해 수술 부위를 봉합하고 부러진 뼈를 붙이는 의료용 접착제를 개발했다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="54b7e1ebf427fc8f47bc2efa1ec75f3924b69246462b3ac01670ef8b1c77d830" dmcf-pid="qsjptHNfNg" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="홍합이나 갯지렁이는 물에서도 접착력을 내는 물질을 분비한다(위). AI는 이런 천연 접착물질에 대한 정보를 학습하고 최적의 수중 접착제를 설계했다(아래)./미 MIT, 유타대, 네이처" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/07/chosunbiz/20250807060209368udsf.jpg" data-org-width="2616" dmcf-mid="1sMUFXj4cr" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/07/chosunbiz/20250807060209368udsf.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            홍합이나 갯지렁이는 물에서도 접착력을 내는 물질을 분비한다(위). AI는 이런 천연 접착물질에 대한 정보를 학습하고 최적의 수중 접착제를 설계했다(아래)./미 MIT, 유타대, 네이처
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          <p contents-hash="4e058f1eb70a9138888f6949db31e0a782a33f47488710e52f1e21c3f46f2cfd" dmcf-pid="BOAUFXj4jo" dmcf-ptype="general">문제는 자연의 지혜를 배우려면 시간과 비용이 많이 든다는 점이다. 국내에서는 20년 넘는 연구 끝에 홍합 단백질을 모방한 수술 접착제가 제품화되기도 했다. AI는 이런 문제가 없다. 데이터만 주면 천연 접착제를 뚝딱 합성할 수 있다.</p>
          <p contents-hash="92dc7b9bd80a75a37b0bd0232e9e861fa34c7c137ef108fa978d17204abc19c8" dmcf-pid="bIcu3ZA8jL" dmcf-ptype="general">홋카이도대 연구진은 미 국립생명공학정보센터(NCBI)에서 천연 접착물질 2만 4707가지에 대한 정보를 모았다. 박테리아, 바이러스에서 홍합, 갯지렁이같이 물에서 접착물질을 내는 생물 3822종에 대한 정보였다. 단백질은 아미노산들이 이어진 형태다. 천연 접착 단백질은 300~500개 아미노산으로 구성됐다.</p>
          <p contents-hash="898bd2d60d51ec1587a7804704f0996a74cf899ca1a1782cbf3e7e73ab2ddb88" dmcf-pid="KCk705c6an" dmcf-ptype="general">연구진은 AI의 머신러닝(기계학습)과 딥러닝(심층학습)을 이용해 새로운 접착 단백질을 설계했다. 머신러닝은 사전에 프로그래밍하지 않고도 대용량 데이터를 학습하고 스스로 방법을 찾는 AI 기술이다. 딥러닝은 인간의 신경 구조를 모방한 심층 기계학습 방법이다.</p>
          <p contents-hash="d5d6e2662914304b2116503f5f9f34eb366530b6a93ada4d3b64b653f0815acf" dmcf-pid="9hEzp1kPoi" dmcf-ptype="general">AI는 천연 물질에서 접착력의 기원이 되는 특정 아미노산 서열인 모티프(motif)를 찾았다. 이를 통해 새로운 수중 접착제 180가지를 만들었다. 연구진은 AI가 설계한 접착제를 합성하고 접착력을 시험했다. 이 정보를 다시 AI에 학습시켜 최적의 수중 접착제를 만들었다. 이중 R1-맥스(max)라는 하이드로겔 접착제는 고무 오리를 파도가 치는 바위에 단단히 고정했다. R2-맥스는 물이 채워진 3m 길이 파이프 맨 아래에 생긴 지름 20㎜ 구멍을 밀봉했다. 5개월까지 물 한 방울 새지 않았다.</p>
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          <p contents-hash="472d01ad1b51a404bce8911d188258135747dbbb397a7d9a3aafd01ccb035bd1" dmcf-pid="VCk705c6kd" dmcf-ptype="general"><strong>◇우표 한 장 면적이 성인 몸무게 지탱</strong></p>
          <p contents-hash="73f861949431358b3461a157e87b118dba54a2b035332a2009cbd16351647de4" dmcf-pid="fhEzp1kPae" dmcf-ptype="general">공 교수 연구진은 AI가 만든 하이드로겔 접착제는 접착 강도가 1MPa(메가파스칼)을 넘어 현존 최고의 수중 접착제라고 밝혔다. 1MPa은 1㎠당 10㎏을 견딜 수 있는 강도이다. 연구진은 “하이드로겔 접착제를 가로, 세로 각각 2.5㎝인 우표 크기로 만들면 이론적으로 성인 한 명의 63㎏ 몸무게를 지탱할 수 있다”고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="45c1ae31ff11ab8bd5935ee1da23371beaef1d1b1d809b95e6bc1b770e9b8343" dmcf-pid="4lDqUtEQoR" dmcf-ptype="general">AI는 이전에도 재료 설계에 활용됐다. 하지만 대부분 구조와 특성이 균일한 단단한 무기 재료를 만들었다. 천연 수중 접착물질은 구조가 복잡한 유기 고분자 물질이고 여러 요인에 영향을 받아 AI로도 설계하기 어려웠다.</p>
          <p contents-hash="e97a759cb10ade99c7ff4fa4bdde86c104d3132d2d1b2414fa1166214685f448" dmcf-pid="8SwBuFDxcM" dmcf-ptype="general">게다가 AI가 학습할 데이터도 부족했다. 연구진은 이번에 대규모 정보를 AI에 학습시키고, AI가 만든 대로 접착제를 만들고 실험한 정보를 다시 학습시키는 방식으로 AI 설계를 최적화했다.</p>
          <p contents-hash="1746869f696922b51c77c12410009e9c5c725c76b326c3bbc92d5cb5cfab29fd" dmcf-pid="6vrb73wMkx" dmcf-ptype="general">이탈리아 밀라노-비코카대 의대의 로라 루소(Laura Russo) 교수는 이날 네이처에 실린 논평 논문에서 “이번 연구는 AI가 재료과학에서 단순히 탐색 단계에 머무르지 않고 과학자들의 연구 방식을 적극적으로 변화시키고 있다”며 “불규칙하고 젖은 표면에 강하게 달라붙는 하이드로젤 접착제는 의료용 보철물이나 웨어러블(wearable착용형) 바이오 센서 등 다양한 의료용으로 쓸 수 있다”고 평가했다.</p>
          <p contents-hash="657b07ec3cc4d054b4a13507615fdc783d175421db81a8a28f3c771df9545424" dmcf-pid="PTmKz0rRcQ" dmcf-ptype="general">참고 자료</p>
          <p contents-hash="3c2edb6883f8064088e6fb53008ba7b786893634369af63850d7263e06977679" dmcf-pid="Qys9qpmeNP" dmcf-ptype="general">Nature(2025), DOI: <span><u>https://doi.org/10.1038/s41586-025-09269-4</u></span></p>
          <p contents-hash="4a46f6bd89c903f8e320077fa0afa1cf1a0dbaa2d2773f261682efdb21380d48" dmcf-pid="xWO2BUsdN6" dmcf-ptype="general">- Copyright ⓒ 조선비즈 &amp; Chosun.com -</p>
         </section> 
        </div> 
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