나노 기술로 만드는 미래 자동차
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04 나노 기술로 만드는 미래 자동차05 나노! 작아지면 달라지는 것들 11 미래 자동차! 나노 기술을 만나다.
14 미래 자동차! 나노 패턴을 입다.
첨단 기술의 혜택 평등한가
첨단 기술의 혜택, 평등한가? 26 암, 어떻게 알아내지? 27 나노 입자로 암을 진단해? 33
첨단 기술로 더불어 사는 삶 39
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중 학 교 2 학 년
융 합 인 재 교 육 ( S T E A M ) 프 로 그 램
나노 기술로 만드는 미래 자동차․나노 달라지는 것들작아지면
․미래 자동차 나노 기술을 만나다
․미래 자동차 나노 패턴을 입다
나노 기술로 만드는 미래 자동차
2000년 이후 세계 각국은 나노 기술을 미래의 국가 경쟁력에 우위를 가져다 줄 가능성으로 인식하고 나노 기술 개발에 엄청난 예산을 투자하고 있다. 우리나라도 2001년부터 나노기술종합발전계획을 수립하여 국가 차원에서 나노 기술개발을 추진하고 있으며, 나노 관련 논문 및 특허 출원 상황 등으로 볼 때 우리나라는 세 계 4위 수준의 나노 기술 수준을 갖추고 있는 것으로 평가된다.
이러한 높은 성장 잠재력을 지닌 나노 기술은 미래에 수많은 일자리를 창출해 낼 것이며, 미래 사회 변모시 키는 데 큰 영향을 줄 것이다. 때문에 미래의 나노 기술 인력이자 나노 관련 제품의 소비자인 학생들에게 나 노 과학에 대해 소개하는 것은 의미 있는 시도라고 볼 수 있다.
사실 나노 기술 자체는 꽤 흥미 있는 소재지만 중학교 학생들이 그 원리를 이해하기에는 어려움이 많다. 때 문에 본 프로그램에서는 나노 기술의 원리를 깊이 있게 탐구하기 보다는 다양한 나노 소재와 나노 기술 소 개하고 학생들로 하여금 나노 기술을 우리 생활에 적용해 볼 수 있는 방안을 모색해보려고 한다.
한편 나노 기술을 적용할 대상으로 선택한 자동차는 1880년대에 발명된 이래 당대의 최첨단 기술이 더해지 면서 나날이 발전되어가고 있으며, 이미 탄소 섬유나 나노촉매 등을 적용한 자동차가 개발되어 운행 중이다.
학생들은 자동차의 여러 부품과 특정 기능에 적합한 나노 소재 및 기술을 모색해 보면서 나노 기술을 좀 더 깊이 있게 이해하고, 나노기술이 우리 생활에 주는 영향을 체험하게 될 것이다.
출처 : https://pixabay.com/ko/photos/car/
나노! 작아지면 달라지는 것들
학습 목표 간단한 활동을 통해 나노 크기를 체험하고, 물질이 나노 크기로 작아질 때 성질이 달라지는 현상을 안다.
< 미래 자동차 >
출처 : https://www.flickr.com/photos/hagengraf/5940095920
1880년대에 처음 발명된 이래 GPS, 인공지능 등 당대의 첨단 기술이 더해지면서 나날이 발 전하고 있는 자동차. 이미 스스로 주차하는 ‘오토파킹’ 기능이 장착된 자동차가 판매되고 있 으며, 구글 본사에는 수십 대의 무인자동차로 출퇴근하는 직원들이 무인 운전의 성능과 안정 성을 검증하고 있다.
여기에 원자 몇 개 크기의 물질을 조립하여 이전에 없었던 새로운 성질의 물질을 만들어내는 나노기술이 더해진다면 자동차는 더 안전하고, 효율적이며 친환경적인 운송수단으로 변모할 수 있을 것이다.
이번 프로그램에서는 나노 물질의 특성을 알아보고, 나노 기술이 적용된 미래 자동차를 구상 해 보며 나노 패턴을 이용하여 자동차를 디자인하는 과정을 통해 첨단 나노 기술의 미래를 경험해 보자.
활동1 1nm(나노미터)는 얼마나 작은 걸까?
나노 과학이란 무엇일까?
나노 과학은 원자 몇 개 정도 크기의 작은 입자들을 이용하여 새로운 성질의 물질을 합성하고, 제 어하는 분야를 말한다. 보통 사람의 키를 이야기 할 때에는 m(미터), 거리를 나타낼 때에는 km(킬 로미터) 단위를 사용하는 듯이 나노 크기의 입자는 nm(나노미터)라는 단위로 표현한다.
나노크기를 소개한 동영상 통해 1nm의 크기를 알아보자.
엠파이어 스테이트 빌딩 적혈구 박테리아 나노입자 443m의 엠파이어 스테이트 빌딩만큼 확대한 머리카락 굵기
출처 : https://www.youtube.com/watch?v=IC3AcItKc3U
만약 0.1mm 두께의 머리카락을 세계에서 가장 높은 빌딩이었던 엠파이어스테이트 빌딩(443m) 만 큼 확대한다면, 적혈구는 빌딩의 10층, 박테리아(세균)는 3층 정도 크기가 된다는 것을 알 수 있다.
한편 크기가 1nm인 입자를 같은 비율로 확대한다면 그 크기가 겨우 1/4인치(=0.6cm) 정도밖에 되 지 않는다.
※ 머리카락 두께에 나노 입자가 100,000개 들어간다.
물체의 종류 크기 nm 크기로 바꿔보면?
엠파이어스테이트 빌딩 443m
사람 1.5m
머리카락 × ※ 적혈구 ×
박테리아 (세균) ×
1 나노입자
1.
나노 크기의 물질을 다룰 때 어떤 점이 어려울까?2.
나노 크기의 부품을 이용하면 우리가 사용하고 있는 물건을 훨씬 작은 크기로 만들 수 있다.지금보다 훨씬 작은 크기로 만들었을 때 좋을 것 같은 제품과 그 이유를 적어보자.
자른 회수 종이의 길이 자른 회수 종이의 길이 자른 회수 종이의 길이
시작 15cm 7회 14회
1회 8회 15회
2회 9회 16회
3회 10회 17회
4회 11회 18회
5회 12회 19회
6회 13회 20회
활동2 미션!! 종이를 1nm(나노미터) 길이로 잘라보자.
볼펜길이(15cm)의 종이를 반으로 잘라보자. 그리고 반으로 자른 종이 중 하나를 다시 반으로 잘라 보자. 같은 방법으로 종이가 너무 작아서 자를 수 없을 때까지 자른다면 종이를 몇 번이나 자를 수 있을까?
직접 해 보기 전에 종이를 몇 번이나 자를 수 있을지 ( )에 적어보자.
시작
1회
2회
나는 종이를 ( )번 자를 수 있을 것 같다.
⇨ 나는 종이를 ( )번 자를 수 있었다.
15cm
1.
2명이 1조가 되어 한명은 종이를 자르고, 나머지 한명은 종이길이를 측정하여 표에 기록해 보 자.2.
여러분이 가장 마지막에 자른 종이의 길이는 얼마였는가?내가 가장 마지막에 자른 종이 길이는 ( )mm이다.
3.
15cm 길이의 종이를 몇 번 자르면 종이 길이가 1nm(나노미터)가 될까?( ※ 참고 : 선생님이 보여주시는 참고 자료를 이용하자.)
종이를 ( )번 자르면, 종이 길이가 1nm 가 된다.
4.
이 활동을 하면서 알게 된 것을 적어보자.활동3 작아지면 달라지는 것들.. 나노물질의 특성
다음 우리나라에서 개발된 나노 기술을 소개하는 뉴스를 들어보면서 나노 물질의 특성에 대해 알 아보자. ( 뉴스를 들어보면서 빈칸에 알맞은 말을 넣거나, 옳은 말을 찾아보자)
1.
“담배 연기 걱정 ‘뚝’...” - KBS 김민정 기자담배 연기의 유해성분을 인체에 무해한 성분으로 바꿔주는 공기 청정 장치를 국내 연구진이 개발했습니다. 한국과학기술연구원이 개발한 이 장치는 ( ) 촉매를 활용해 담배 연기 속 의 ( ) 성분을 인체에 ( ) 수증기와 이산화탄소로 분해합니다. 한국과학기술연구원 은 1년 안에 이 기술을 상용화하고, 앞으로 에어컨 공기 청정기 등에서 활용할 수 있을 것으 로 기대하고 있습니다.
출처 : 담배 연기 걱정 ‘뚝’…나노 촉매 기술로 잡는다. 2015.04.22. KBS 김민정 기자
2.
“물 위를 걷게 하는 ...” - SBS 최윤호 기자연 잎에 떨어진 빗물은 스며들거나 퍼지지 않고 구슬처럼 흘러내립니다. 물 입자보다 작은 ( ) 크기의 돌기가 물을 튕겨내는 특수한 표면구조 때문입니다.
[양승만 박사/카이스트 : ( )의 나노구조를 생태 모방하여 구조를 그대로 갖고 있는 미 세입자를 균일하게 연속적으로 만들 수 있는 기술을 개발했습니다.]
앞으로 이 입자는 앞으로 젖지 않는 옷, 물에 지워지지 않는 화장품, 물 위를 걷는 로봇 등 다양한 분야에 응용 가능 합니다.
출처 : 물 위를 걷게 하는 '연잎구조 나노입자'. 2010.03.24. SBS 최윤호 기자
3.
“피부세포 구조 변화로 ...” - YTN 사이언스 이성규 기자스위스 제네바대학 연구팀은 카멜레온이 피부를 당기거나 느슨하게 하는 방법으로 피부세포 의 구조를 바꿔 특정 파장의 빛만 반사시켜 ( )을 바꾼다고 말했습니다. 이는 색소에 의존해 색이 변하는 여타의 동물과는 다른 것으로, 카멜레온 피부세포에 있는 ( ) 이 ( )과 반응하는 이른바 광간섭 현상에 따른 것이라고 연구팀은 설명했습니다.
출처 : 피부세포 구조 변화로 카멜레온 색 변화. 2015-03-11. YTN 사이언스 이성규 기자
4
. 물질의 크기가 나노크기로 줄어들면( 크기만 작아지고 성질을 그대로 유지된다, 원래의 성질과 다른 새로운 성질을 가지게 된다. )
미래 자동차! 나노 기술을 만나다.
학습 목표 탄소나노 소재와 나노기술의 활용을 알아보고, 나노 기술이 적용된 미래 자동차를 구상해 볼 수 있다.
활동1 탄소와 탄소 나노소재는 어디에 쓰일까?
탄소나노 소재를 소개한 동영상을 보면서 빈칸에 알맞은 말을 넣어보자.
출처 :
한국화학연구원
1.
탄소원소는 다른 원소에 비해 ( 강한, 약한 )결합력을 가진다.2.
탄소는 다른 원소가 결합할 수 있는 결합자리가 ( )개이기 때문에 여러 형태로 결합하여 다 양한 물질들을 만들어 낼 수 있다.3.
동영상에 등장하는 탄소소재의 이름과 활용, 구조 및 특성을 적은 카드를 같은 내용끼리 정리 해 보자.탄소 소재의 구조 탄소 소재의 특성 탄소 소재의 활용
구조 - 가 ∙ ∙ 특성 - 1 ∙ ∙ 활용 A 카본블랙 구조 - 나 ∙ ∙ 특성 - 2 ∙ ∙ 활용 B
탄소나노튜브 구조 - 다 ∙ ∙ 특성 - 3 ∙ ∙ 활용 C
탄소 섬유
활동2 미래 자동차에 적용될 나노 기술은?
2만개 이상의 부품이 모여 만들어지는 자동차는 GPS, 연료전지, 인공지능 등 최첨단 기술이 더해 지면 나날이 진화하고 있다. 여기에 나노 기술이 더해진다면 자동하는 앞으로 더욱 안전하며, 편 리한 운동수단으로 변모하게 될 것이다.
< 미래 자동차 >
다음 표에는 자동차의 구조와 각 구조를 설계할 때 고려해야 할 점들이 나열되어 있다. 표의 질문 들을 생각해 보면서 미래형 자동차에 적합한 나노 기술을 찾아보자.
1.
1~2차시 수업에서 배운 나노 기술 및 나노 재료 중에 자동차에 적용할 수 있는 기술을 3~5가지 골라보자.2.
각각의 기술을 자동차의 어느 부분에 적용하면 좋을까?3.
자동차 부품에 나노 기술을 적용하면 어떤 이점이 있을까?자동차의 구조 고려해야 할 특성 적용 할 수 있는
나노 기술과 장점(간단하게)
∙ 자동차 프레임 (외부 철제구조)
∙ 튼튼하고 안전한가?
∙ 부서지지 않고 잘 휘어지는가?
∙ 시간이 지나도 변하지 않는가?
∙ 무게가 가벼운가?
∙ 페인트 (외부 및 내부)
∙ 색이 오랫동안 유지 되는가?
∙ 색상을 바꿀 수 있는가?
∙ 오염 물질이 잘 묻지 않는가?
∙ 타이어 ∙ 오래 주행해도 잘 마모되지 않는가?
∙ 충격에 강하며 잘 파손되지 않는가?
∙ 에어컨 및 배기가스 필터
∙ 유해 먼지를 효과적으로 제거하는가?
∙ 유해 물질을 무해하게 바꿀 있는가?
∙ 유리창 ∙ 충격에 강한가?
∙ 투명한가?
∙ 디스플레이로 사용할 수 있는가?
자동차의 구조 고려해야 할 특성 적용 할 수 있는 나노 기술과 장점(간단하게)
∙ 난방장치 ∙ 열을 잘 전달하는가?
∙ 적은 연료로 난방이 가능한가?
∙ 연료 ∙ 태양전지 기술을 사용할 수 있는가?
∙ 연료 전지 기술을 사용할 수 있는가?
∙ 화석연료 사용을 줄일 수 있는가?
∙ 각종 전자부품
∙ 높은 전기 전도성 – 전류를 잘 흐르 게 하는가?
∙ 열에 강한가?
∙ 에어백 ∙ 튼튼하고 잘 찢어지지 않는가?
∙ 작은 공간에 접어서 넣을 수 있는가?
미래 자동차! 나노 패턴을 입다.
미래 자동차! 나노 패턴을 입다.
미래 자동차! 나노 패턴을 입다.
학습 목표 나노 구조가 가지는 패턴을 감상해 보고, 이를 이용하여 미래 나노 기술이 적용 된 자동차를 디자인을 브로슈어로 표현 해 보자.
이번 시간에는 나노 기술이 적용된 자동차를 더욱 빛내줄 나노 패턴을 구상하고, 우리가 구성한 나노 자동차를 소개하기 위한 브로슈어를 제작하려고 한다.
출처 : https://pixabay.com/ko/photos/car/
활동1 자연에서도 찾을 수 있는 나노 패턴
인터넷에 나노 구조, nano structure, nano patten, nanopatterning 라고 검색하면 다음과 같은 다양 한 이미지들을 볼 수 있다. 이 이미지들 탄소 나노 소재나 자연에 있는 나노 구조를 현미경으로 관찰한 사진이나 그림이다.
참고 : 위키피디아.
https://www.flickr.com/photos/zeissmicro/10995781963
1.
제시된 나노 구조들의 공통점은 무엇인가?2.
우리 주변에서 사용하는 제품들 중에 위와 같은 나노패턴 디자인은 적용해 볼 수 있는 것에는 무엇이 있을까?활동2 나노 패턴을 입은 미래 자동차
나노 기술이 적용된 자동차를 멋지게 빛내 중 나노 패턴을 구상해 보자.
1.
다음에 제시된 자동차의 이미지를 중 하나를 고르자.2.
우리가 고른 자동차에 응용할 나노 패턴을 구상해 보자.가. 나노 패턴은 기존에 있던 것을 수정해서 사용할 수도 있고, 새롭게 구상할 수도 있다.
나. 자동차의 형태를 디자인 하는 것이 아니므로 형태는 그대로 유지하자.
다. 예시 작품과 같이 자동차에 적용될 나노 패턴을 간단히 그려보자.
출처 : https://pixabay.com/ko/photos/car/
위키피디아
활동3 나노 자동차 브로슈어 만들기
나노 기술과 나노 패턴을 적용한 자동차 브로슈어를 만들어 보자.
1.
다음의 내용이 포함되도록 자동차 브로슈어를 만들어 보자.가. 자동차의 전체적인 형태가 표현되어야 한다.
나. 자동차에 적용된 나노기술을 간단히 소개하는 내용이 포함되어 있어야 한다.
다. 자동차 디자인에 적용된 나노 패턴이 잘 드러나 있어야 한다.
라. 소비자에게 우리가 구상한 자동차의 장점과 특징이 잘 전달되도록 구성한다.
[ 그래핀이 층층이 쌓인 흑연의 구조 ]
[ 휘어지는 투명 디스플레이 예시 ] 출처 : 동국대학원 신문
읽 을 거 리 1
흑연에서 떼어낸 꿈의 나노 소재 (그래핀)
그래핀은 탄소들이 육각형의 벌집 모양을 이루면서 만들어진 얇은 층을 말한다. 우리가 연필심으로 사 용하는 흑연은 바로 이 그래핀이 층층이 여려 겹으 로 쌓여있는 것으로, 2004년 영국의 가임(Andre Geim)과 노보셀로프(Konstantin Novoselov) 연구팀이 흑연에 투명한 테이프를 붙였다가 떼어내는 방식으 로 흑연에서 그래핀을 분리해 내는 데 성공했으며 이 공로로 2010년 노벨 물리학생을 받았다.
나노 과학자들이 그래핀을 꿈의 소재라고 부르는 것은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하면서도 강철보다 200배 이상 강하며, 열을 잘 전달시키는 것으로 유명한 다이아몬드보다도 2배 이상 열을 잘 전달시키기 때문이다. (참고로 가짜 다이아몬드와 진짜 다이아몬드를 구별할 때에도 열전도 정도를 측정하여 구별할 수 있다.) 한편 그래핀은 탄소로 이루어진 다른 나노 소재들이 주로 검은 색을 띠는 것과는 달리, 빛을 대부분 통과시키기 때문에 투명 하며 신축성이 뛰어나고 잘 휘어지는 장점을 가지 고 있다.
전기가 잘 통하는 그래핀은 초고속 반도체, 투명한 성질 을 이용한 휘어지는 디스플레이, 높은 전도도를 이용한 고효율 태양 전지로 이용 될 수 있다. 특히 투명하면서 강하고, 구부릴 수 있으며 전기를 통하는 그래핀은 입는 컴퓨터나 전자 종리를 만들 수 있기 때문에 앞으로 그 래핀의 활약을 기대할 만 하다.
( 『살아있는 과학교과서』 참고 )
탄소로 만들어진 강철보다 강한 빨대 (탄소 나노 튜브)
탄소나노 튜브는 하나의 탄소가 3개의 다른 탄소와 결합하여 육각형 벌집구조를 이루고 있으며, 이런 벌집구조가 원통모양으로 둥글게 말린 구조를 하고 있다. 다시 말해 탄소나노튜브를 탄소로 만들어진 긴 빨대 같은 구조를 가지고 있다.
탄소나노튜브는 육각형의 그물이 어떤 각도로 말려 있는지 또는 튜브의 지름에 따라 전기를 잘 통하는 도체가 되기도 하고, 반도체가 되기도 한다. ( 참고로 반도체는 외부의 신호에 따라 전기를 잘 통하는 도체가 되기도 하고, 전기를 통하지 않는 부도체가 되기도 하는 물질이다. 반도체는 작 은 신호를 크게 증폭시키기도 하고, 전기를 흘려주었다가 끊어주기도 한다. )
[ 다양한 형태의 탄소 나노 튜브 ]
출처 : http://www.displaybank.com/_kor/research/print_contents.html?cate=column&id=3753
보통 탄소 나노 튜브는 10개 가닥을 모아야 머리카락의 두께가 될 정도로 아주 얇고, 속이 비어있 다. 이것은 구리보다 전기를 잘 통하며, 열을 잘 전달한다. 만약 탄소 나노튜브로 전자 기기를 만
볼 거 리
나노 코리아 (NANO KOREA)... 최신 나노 기술을 만날 수 있는 곳
‘나노 코리아’는 나노 기술의 확산과 관련 정보의 교류를 통해 나노 산업을 발전시키기 위한 목적 으로 시작되었다. 2003년부터 시작한 나노코리아는 국내 최대의 첨단 기술 전시회이면서 세계 2위 규모의 나노 기술 행사라고 한다.
나노 코리아에서는 전 세계의 첨단 기술과 제품을 만날 수 있고 나노 기술과 융합된 응용기술을 전시관과 세미나 및 다양한 전물 프로그램 등을 통해 접할 수 있다. 특히 ‘나노 코리아 2014’에서 는 자동차에 사용된 여러 나노융합기술들을 자동차 모형으로 전시하여 선보였다고 한다.
출처 : http://www.nanokorea.or.kr/
이 중 ○○○사는 친환경 공법의 나노 기술을 이용하여 정전기를 방지하는 자동차 연료주입커버 와 자동차용 손잡이를 선보였다. 실제 자동차에 연료를 주입할 때 발생하는 정전기는 차량 화재로 이어질 수 있기 때문에 정전기 방지 기능이 있는 연료주입커버는 자동차의 안전성을 높이는 데 기여할 것이라고 본다.
출처 : http://www.nanokorea.or.kr/
은 나노크기의 점토 광물을 이용하여 기존의 재료에 비해 열과 충격에 강하고, 불에 잘 타지 않으며 무게는 가벼운 나노 클레이 기술을 이용하여 자동차용 휠커버와 엔진커버를 선보였 다. 이 제품들은 기존 제품에 비해 고열에 강하고 가볍기 때문에 자동차의 연료를 감소하는데 효 과를 얻을 수 있다고 한다.
친환경 나노 기술이란?
나노 기술이 발전함에 따라 나노 기술을 이용하여 공해를 줄이고, 자원을 보존하여 친환경적이며 지속가능한 사회를 만드는 데 관심이 모아지고 있다. 최근 미국이 발표한 보고서에 따르면, 나노 기술과 녹색 화학(Green Chemistry) 및 녹색 공학(Green Engineering)간의 결합이 21세기에 환경적 으로 지속 가능한 사회를 구축하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대했다. 이 보고서는 나노기술 개발과정에서 자원을 보존하고 폐기물을 줄이면서 환경에 대한 영향을 최소화 할 수 있는 방법을 다루고 있다.
예를 들어 이산화규소와 철 산화물로 된 나노 입자 가 포함된 시멘트는 기존의 시멘트를 더 단단하게 만들어 주고, 빠르게 굳게 해 준다. 때문에 같은 건 물을 지을 때 적은 양의 시멘트로 건축이 가능하며, 시멘트를 제조할 때 사용되는 막대한 에너지를 줄이 는 효과가 있다.
출처 : 위키피디아
머리카락 1만분의 1 굵기인 얇은 이산화규소 5% 와 95%의 공기로 이루어진 에어로젤은 일 반 단열재로 보다 훨씬 효율적이며 반투명하다.
에어로젤로 벽이나 창을 만들 경우 태양복사에 너지는 흡수하면서 실내의 열이 외부로 나가지 않도록 차단하는 하기 때문에 난방에 소모되는 에너지를 크게 줄일 수 있을 것으로 예상한다.
건물일체형 태양광 모듈(BIPV)과 에너지 생산 건물일체형 태양광 모듈(BIPV)은 건축물 외벽에 태 양에너지로 전기를 생산하는 장치를 말한다. BPIV는 별도의 설치공간이 필요하지 않고, 전기를 생산하는 곳과 소비하는 곳이 동일하기 때문에 전기를 송전 할 때 발생하는 전력손실이 적은 장점이 있다. 기존 의 태양전지는 매우 고가였기 때문에 큰 규모의 건 축물에 적용하기에는 비효율적이었지만 나노 물질 을 이용하면 태양전지의 비용을 줄일 수 있으며 투
중 학 교 3 학 년
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첨단기술의 혜택 평등한가 어떻게․암
․나노 입자로알아내지 암을 진단해
․첨단 기술로 더불어 사는 삶
첨단 기술의 혜택, 평등한가?
암은 현재를 살아가는 사람들의 사망 원인 1순위로 꼽힐 만큼 주변에서 암에 걸린 환자를 쉽게 찾아볼 수 있으며 사망률 또한 높은 질병이다. 암의 종류는 약 30가지가 넘어 진단하거나 치료하는데 역시 많은 어려움 이 있다. 왜냐하면 암을 진단한다는 것은 단순한 암의 발생여부를 떠나 정도, 부위 등 모든 것을 고려해야 하기 때문이다. 암 진단법 중 간단하고 편리하면서 특이 부분을 잘 골라낼 수 있는 나노를 이용한 암 진단 법이 있다. 나노란 미세한 물질을 탐구하는 과학 분야를 나노 과학이라고 한다. 나노(nano)라는 말은 ‘난쟁이’
를 뜻하는 고대 그리스 어 ‘나노스’(nanos)에서 유래하였는데, 현재는 아주 미세한 단위를 나타낼 때 사용한 다. 나노 기술을 이용하면 원자나 분자를 관찰하고 조작할 수 있다. 이러한 나노 기술을 이용한 암 진단법은 매우 정확하고 간단하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나 이러한 첨단 기술을 활용한 의료 혜택을 세계 모든 사람들이 받는 것은 아니다. 누군가는 음식물 쓰레기를 버릴 때 지구 반대편에서는 5세 이하의 어린이 가 배고픔을 견디다 못해 사망하고 있는 것이 현실이다. 첨단 과학기술이 갖는 혜택이 무엇인지 알아보고 이 러한 기술의 혜택을 어떻게 하면 세상 사람들과 공평하게 나누어 가질 수 있는 방안을 찾아보자.
학습 목표 현재 암 진단법의 문제점에 대해 찾아낼 수 있고 미래의 암진단과 관련된 나노 과학에 대해 찾아볼 수 있다.
다음은 헐리우드 배우에 관련된 신문기사 이다.
출처: 위키디피아 할리우드 스타 안젤리나 졸리가 유방절제술을 받았다고 밝혔다.
안젤리나 졸리는 14일 뉴욕타임스에 '나의 의학적 선택'이라는 칼 럼을 게재해 이 같은 사실을 전했다. 안젤리나 졸리는 글을 통 해 자신이 유전적으로 유방암을 일으키는 BRCA1 유전자를 가지 고 있다고 밝혔다. 안젤리나 졸리는 BRCA1유전자로 인한 유방암 과 난소암의 위험을 줄이기 위해 이 같은 결정을 내렸다. 안젤리 나 졸리는 글을 통해 "의사는 내가 유방암에 걸릴 확률이 87%, 난소암에 걸릴 확률이 50%라고 추정했다"며 "위험성을 최소화하 기 위해 양쪽 유방을 절제하는 것을 결정했다"고 밝혔다.
그는 "쉬운 결정은 아니었지만 수술로 유방암 발병 가능성은 87%에서 5%로 감소했고 아이들은 유방암으로 엄마를 잃을 것을 두려워할 필요가 없어졌다"고 전했다. 안젤리나 졸리는 지난 2005
년 '미스터 앤 미세스 스미스'를 통해 연인이 된 브래드 피트와 8년간 동거해오며 슬하에 여 섯 명의 자녀를 두고 있다.
암으로 인한 사망률 증가로 많은 사람들은 암 검사에 많은 시간과 비용을 투자하고 있으며 특히 가족력이 있는 사람들의 경우 암에 대한 두려움은 더욱 크다. 암은 한 달이라는 짧은 시간에도 갑자기 번지거나 다른 분위로 전이될 수 있다. 그러나 암 검사에 드는 비용과 시간을 생각한다면 한 달마다 암검사를 받는 일은 현 실적으로 매우 어려운 일이다. 하물며 의료 기술이 부족한 지역에서는 더더욱 암 검진을 받는다는 것은 쉽지 않은 일일 것이다. 하지만 나노 과학을 이용한 암 검진법이 실용화된다면 매일 소변검사를 하는 것처럼 매우 쉽게 암을 검진할 수 있고 그에 적당한 치료를 받을 수 있을 것이다. 이러한 첨단 기술의 혜택을 모든 사람 이 평등하게 나누어 가지려면 어떤 방법이 필요할까?
활동1 암은 어떻게 진단할까?
우리나라 국민이 많이 발생하는 암과 그것의 진단법에 관련된 글이다. 글을 읽고 물음에 답해보자.
* 다양한 암을 검사하는 방법
① 소변검사-소변에서 단백질이 검출되거나 혈액이 검출되는지를 확인하여 질병을 알아낸다.
그러나 이 검사법은 검사 받는 사람의 여러 요인에 의해 잘못된 결과를 자주 보인다. 즉, 이상이 없더라도 질병이 없다고 단정할 수 없고 환자에 따라서 질환 초기에는 이상이 없 다고 나타날 수 있으며 하루에도 다른 결과가 나타날 수 있다.
② 혈액검사- 혈액검사는 다양한 질병을 예측할 수 있다. 염증, 간의 기능, 갑상선질환, 영양 상태 등을 파악할 수 있다. 혈액 검사로 갑상선 호르몬의 이상 유무를 진단할 수 있으나 갑상선에 혹이 생긴 경우 갑상선호르몬의 분비에는 별 다른 이상이 없는 경우가 대부분이 다.
③ 세포검사 – 조직이나 장기로부터 세포를 얻어내어 확인하는 방법, 예전에는 침이나 가래 를 이용하여 검사하였으나 과학이 발달하면서 떨어져 나온 세포를 이용한다. 자궁경부암 같은 경우는 자궁 내막의 탈락된 세포를 채취하여 암검사를 실시하는데 이 방법을 이용 하면서 선진국에서는 자궁경부암 발생율이 현저하게 감소하였다. 솔 등을 이용하기도 하 고 검사하고자 하는 부위에 따라 주사를 이용하기도 한다. 이때 침으로 하는 검사를 세침 흡인세포검사라고 부르는데 간단하게 말해 이상이 생긴 부위에 직접 바늘을 이용하여 세 포를 빨아들여 현미경을 이용해 검사하는 방법이다. 방법이 경제적이고 다양한 부위에 적 용할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 이 검사법은 누가 시행하고 판독하느냐에 따라 진단 율의 차이가 크다.
④ 조직검사 – 인체 조직을 떼어내어 현미경 관찰을 통해 질환명이 결정된다. 어떤 검사 도 구를 쓰느냐에 따라 침으로 길고 가늘게 뽑는 침생검병리조직검사, 전신마취를 통해 장기를 들어내는 수술병리조직검사, 피부를 조금 절개하고 펀치로 잘라내는 피부펀치검사, 공기가 통 하는 입, 항문 콧구멍 등 인체입구에 카메라가 달린 기구를 넣고 해당 부위를 오려내는 내시 경병리조직검사 이다. 병리조직검사를 위해 전신마취 혹은 국소마취로 조직을 떼어낼 때 감 염 또는 출혈, 마취합병증 등의 부작용이나 합병증이 생길 수 있다.
자료 및 사진 출처: 국가 암정보센터
각 검사의 장단점은 무엇일까?
장점 단점
소변검사 가장 간단하고 저렴하다.
혈액검사
세포검사
조직검사 검사 방법 중 가장 정확하다.
활동2 암 진단법을 소개합니다.
리플릿과 같은 광고지는 상품의 소개, 설명, 광고 행사 등 홍보 목적이 담긴 작은 인쇄물을 말한다.
1.
광고지 예시들을 살펴보고 광고지를 만들 때 주의할 점이나 특징을 2가지 찾아보자.출처 : 교육과학기술부 학생건강정보센터 http://health.kaist.ac.kr/
2.
[활동하기 2]에서 한 암검사 4가지의 장단점을 브로슈어 형태로 만들어보자.활동3 나노 과학이 뭐야?
영화에서처럼 사람이 작아져서 몸속에 들어간다면 암을 좀 더 쉽고 빠르고 정확하게 찾아낼 수 있지 않을까? 이러한 일들이 현실에서 일어날 수는 없는지 첨단 과학의 세계를 탐험해보자. 작은 것들을 만들어내고 조절해낼 수 있는 것이 바로 나노 과학이다 다음은 나노 과학과 관련된 여러 가지 용어들이다 이 용어들이 무엇을 의미하는지 조별로 인터넷 검색을 통해 찾아보고 검색어와 관련된 중요 단어 5개씩을 적어보자.
단어 검색 내용
1 나노(기술)
2 나노로봇
3 탄소나노튜브
4 나노입자
학습 목표 나노의 의미를 알고 나노 과학으로 암을 진단하는 다양한 방법을 이해함으로써 과 학기술이 인간의 생명 연장에 미치는 영향력에 대해 느낄 수 있다.
출처: 예일대학교 나노과학연구팀
사진속의 붉은 것의 정체는 적혈구, 적혈구를 잡고 침을 꽂아 성분을 분석하는 저 투명한 것의 정 체는 무엇일까? 그리고 도대체 그 크기는 얼마나 될까?
활동1 암을 진단하는 새로운 방법은?
1.
나노에 관련된 다음의 동영상을 보고 빈 칸을 채워보자.https://youtu.be/bQzFpP4FSN4
* 손톱의 넓이는 몇 센티미터일까?
* 적혈구 하나의 크기는 얼마일까?
* 세포막의 두께는 얼마일까?
* 설탕 분자 하나의 크기는 얼마일까?
* 이 동영상에서 ‘ten times’는 몇 번 나왔을까?
2.
다음 글은 나노 기술이 암 진단에 쓰이는 이유와 여러 가지 암 진단 방법에 관한 글이다. 글을 읽고 질문을 만들어 퀴즈 대회를 열어보자.■ 나노 기술로 암 진단하기
현재 우리가 사용하고 있는 암진단 기술은 혈액검사나 소변검사의 이상 여부 또는 초음파 검 사, 세포 검사 조직검사 등을 통해 직접적으로 암을 진단한다. 그러나 많은 암들이 혈액검사 나 소변 검사를 통해 알아낼 수 없어 암이 어느 정도 진행된 뒤에 발견하는 경우가 많아 사 망률이 높아지게 된다. 췌장암, 폐암과 같은 암들이 침묵의 암이라고 불리는 이유도, 사망률 이 높은 이유도 같은 이유이다. 이러한 암 진단 기술에 ‘나노’ 과학이 접목되면서 암의 정확 하고 빠른 진단 기술이 급격하게 발달하고 있다.
■ 나노 기술이 암진단에 좋은 이유?
암에 걸리면 미량의 단백질이 만들어지는데 이 단백질의 양이 매우 적어 감지하는데 어려움 이 있다. 그래서 사람들은 항체에 효소를 결합시켜 형광이 나도록 한 후에 병원체에 달라붙 도록 한 후 형광을 감지하는 방법을 사용하였다. 그러나 이것은 형광의 파장 영역이 넓어 측 정의 불확실성이 높으며 형광인자를 사용하는데 많은 비용이 든다. 그러나 나노 입자를 사용 할 경우 일단 몇 가지의 단점을 해결할 수 있다. 나노 입자는 입자의 크기와 형태에 따라 빛 을 산란시킨다. 즉, 파장의 영역을 좁게 할 수 있어 특정한 파장만 나타나게 할 수 있다. 그 리고 화학적으로 원하는 크기와 모양을 만들 수 있으며 구조적으로 견고하여 안정적이다. 이 러한 나노 입자에 항체를 붙일 경우 기존의 방법보다 항원에 결합하였을 때 더 좁은 파장 영 역의 빛을 검출할 수 있어 정확도가 높아지며 암에 의해 생기는 단백질의 종류에 따라 다른 모양의 나노 입자를 이용하여 검출할 수 있어 암별로 특화된 검출법이 가능하다.
■ 몇 가지 나노 기술을 이용한 암 진단기술을 알아보자.
① 구글(Google)의 나노 알약
구글(Google)이 삼키면 몸속에서 암(癌)을 검사하고 추적하는 알약을 개발하고 있다. 설명에 따르면 자기성을 띤 작은 나노입자로 구성된 이 알약을 삼키면 입자들이 몸속 적혈구내에 퍼 져 암이나 각종 질병을 탐지하게 된다. 새로 개발된 나노 진단기술은 적혈구의 2000분의 1 크기인 산화철 나노 입자를 사용한다. 캡슐 형태 알약으로 투여된 나노 입자는 암 세포 등 혈액의 특정 세포와 결합한다. 입자와 결합된 혈액 세포는 손목 안쪽 정맥에서 자성을 띠고 스마트워치 형태의 웨어러블(착용형) 기기를 이용해 측정할 수 있다.이렇게 입자들이 몸속을 돌아다니면서 암세포를 발견하게 되면 세포에 매달린 뒤 이 정보를 웨어러블(착용형) 기기에 전달해 기기를 통해 의사에게 직접 보고된다. 이와 같은 암 탐지 나노입자를 무인자동차에 비유하면서 “이것은 아주 작은 무인 운전자동차의 일종이라고 생각하면 된다” 며 “우리는 원 하는 곳에 그것을 주차시킬 수 있고 지금까지의 진단법이 상공 1㎞ 높이에서 길을 바라보는 것이라면 나노 진단법은 직접 골목에 들어가 관찰하는 것만큼 몸 상태를 자세히 알 수 있다”
고 설명했다.
매우 작은 나노 입자는 적혈구 내에 들어가고 피 속의 나노 입자는 암세포 와 같은 특별한 세포에 공격을 하고 손목에 찬 팔찌는 결합된 암세포의 정
보를 받아들인다. 사진출처: BBC
② 고등학생의 집념이 만들어 낸 췌장암을 발견하는 종이센서의 개발
미국의 한 고등학생이 췌장암을 조기에 진단할 수 있는 기발한 기기를 만들었다. 97년 태어난 잭 안드라카는 아 버지 친구가 췌장암으로 사망한 것을 보고 인터넷을 통 해 췌장암에 대한 정보를 조사하였다. 그는 췌장암 조기 진단이 매우 어렵고 60년 전부터 사용하던 췌장암 검사
60년 동안 췌장암 진단 방법이 유지된 이유는 췌장암을 진단할 때 분석하는 혈액에 수많은 단백질이 들어 있고 이 중 하나의 단백질에서 일어나는 아주 작은 변화를 확인해야 췌장암을 진단할 수 있기 때문이다. 그러나 안드라카는 더 나은 방법을 위한 도전을 시작했다. 우선 구 글과 위키피디아를 뒤져 췌장암에 걸렸을 때 혈액에서 발견되는 8000개 이상의 단백질 종류 를 파악했다. 그 다음에는 이들을 각각 확인하면서 췌장암 발병 여부를 확정하는 단백질을 찾기에 돌입했다. 췌장암 발생 초기에 수치가 높아지면서, 다른 암이 아닌 췌장암에서만 징후 가 나타나는 단백질이 목표였다. 이 엄청나게 단순한 과제를 반복하던 중 4000번째 시도에서 그 단백질을 찾았다. 안드라카는 ‘탄소나노튜브(CNT)’로 암을 치료했다는 논문을 읽고, 발견한 단백질에만 반응하는 항체를 탄소나노튜브와 섞은 뒤 종이 위에 고정시켰다.
원리는 매우 간단하다. 탄소나노튜브에는 원래 전기가 흐르는데 만약 암 때문에 생성된 단백 질이 항체와 결합할 경우 함께 결합되어 있던 탄소나노튜브 구조에 변화가 생겨 전류가 다르 게 측정될 것이다. 이렇게 만든 종이센서는 항체가 그 단백질과 결합하면 전기전도성이 달라 진다. 이후 안트라카는 존스 홉킨스대의 박사와 공동연구하여 7개월에 걸쳐 비용은 3센트, 검 사시간은 5분 걸리는 종이센서를 개발하였다.
질문 답
1 나노
2 암에 걸리면 특정 단백질이
만들어진다.
3 췌장암에 걸리면 너무 많은
단백질이 만들어지기 때문이다.
4 암 사망률이 낮아질 것이다.
2) 이번엔 스스로 질문을 만들어보자. 각 조건을 참고하여 각 2개씩 만들어보자.
① 사실을 확인하는 질문
(답을 글의 한 문장에서 바로 찾을 수 있는 질 문으로 누가, 언제, 어디서, 무엇을 등 낱말이 나 핵심어를 묻는 질문)
② 내용을 분석하는 질문
(답이 글의 여러 곳에 흩어져 있거나 저자의 주장, 근거와 관련된 질문, 요약하거나 비교하 거나 설명해야 하는 질문)
질문:
답:
질문:
답:
질문: 질문:
활동2 <나노 암 진단> 퀴즈 대회를 해봐요!
1.
각자가 만든 문제를 보고 조별로 대표 문항 4개를 선택해보자.Tip
대표 문항은 조원들이 모둠 토의를 통하여 선택할 수 있도록 한다. 이때 내용의 핵심을 잘 물을 수 있는 질문이 좋은 질문이라는 사실을 주지시키지 않으면 학생들은 내용에서 중요하 지 않은 부분으로 함정과 같은 문제를 제작할 수 있다.
2.
조별로 만든 문항을 학급 전체에 내보고 친구들이 정답을 맞출 수 있도록 하자. 맞춘 사람의 이름을 적어보자.1조 2조 3조 4조 5조 6조 7조 8조
1번 2번 3번 4번
3.
퀴즈 정답자가 가장 많은 조는 어디인가?4.
각 조별 퀴즈를 모두 들은 후 가장 문제를 잘 만든 조는 어디인가? 그렇게 생각한 이유를 적 어보자.5.
질문 만들기를 하면서 가장 어려웠던 점은 무엇인가? 어떤 점을 고려해야 원활한 의사소통이 이루어질지 생각해보자.학습 목표 현재 사회가 가지고 있는 불평등 문제의 심각성을 깨닫고 문명의 혜택을 나누기 위한 방안을 고민하여 공동선언문을 만들 수 있다.
출처: https://outfront.org/strategicplan
‘똑같이 나누는 것’ 이 평등일까? 진정한 평등은 무엇일까?
활동1 왜 암 발생률이 지역별로 다를까?
1.
다음은 국가별 위암의 발병률과 사망률을 그래프로 나타낸 것이다. 이 그래프를 보고 예시와 같이 알아내거나 추측할 수 있는 것을 2가지 적어보자.출처: 동아일보
<예시: 한국의 발병률은 매우 높지만 사망률은 매우 낮다 >
2.
다음은 자궁경부암의 발생률이다. 이 지도를 보고 알 수 있는 사실은 무엇이며 그 원인은 어디 에 있다고 생각하는지 적어보자.Global Cancer Facts & Figures 2007 (100,000 당) 출처: 미국암협회
참고
1. 자궁경부암은 전 세계적으로 두 번째로 흔한 여성의 암이며, 그로 인한 사망률은 60%에 이른다.
2. 자궁경부암은 오랜 기간의 전암(pre-invasive) 단계를 거치고, 선별검사가 유용하게 쓰이며 전암 단계에서 효과적인 치료가 가능하여 충분히 진행을 예방할 수 있다.
3. 자궁경부암은 백신 접종으로 예방할 수 있는 유일한 암이다.
4. 캡션은 100.000명당 자궁경부암이 발생하는 인원수이다.
활동2 진정한 나눔이란 무엇일까?
유전 공학의 발달로 인간이 먹을 수 있는 식량 의 양은 충분히 증가하였고 총 생산량은 전체 지구에 사는 모든 사람이 굶지 않고 살아갈 수 있을 만큼 증가하였다. 그러나 여전히 지구 한 켠에서는 기아로 소중한 생명을 잃는 사람들이 존재하고 있다. 왜 이러한 일들이 벌어지는 것 일까? 나노 기술이 발달하여 암 진단과 치료 기술이 개발되더라도 지금과 같은 불평등상황 에서는 모든 사람이 그 혜택을 누릴 수 없다.
이러한 혜택을 나눌 수 있는 방법은 없을까?
1.
다음 두 편의 영상을 보고 ‘진정한 나눔’ 이 무엇인지 생각해보자.
소아마비 전쟁
(https://youtu.be/b1sLM RR81gI)
지식채널 e - 적절한 기술
2.
아프리카의 암 사망률은 다른 지역에 비해 월등히 높다. 다양한 원인이 있으나 조기 진단과 치 료가 어렵기 때문에 더욱 그러할 것이다. 세계는 나노 기술로 암 조기 진단 및 치료에 박차를 가하고 있다. 이러한 기술이 개발되었을 때 이 혜택을 모두 함께 누릴 수 있는 방안이 있을까?제시된 역할에서 생각할 수 있는 방안을 모둠별로 생각하여 적어보자.
역할 방안
선진국 대통령 -
-
나노기술 개발자 - -
제약회사 회장 -
-
시민단체 대표 -
-
3.
모둠별로 정리한 방안을 발표해보자. 우리 모둠에서 생각하지 못했던 것 중 좋은 방법이 있다 면 메모해보자.4.
각 모둠에서 대표 방안을 2가지씩 골라 [첨단기술의 평등한 나눔으로 암 퇴치를 위한 공동 선 언문]을 만들어보자. 일반적인 공동선언문과는 다르게 우리의 공동선언문은 매우 구체적일 수 있다. 만약 겹치는 내용이 있다면 하나의 문장으로 만들도록 한다.나는 선진국의 대통령으로서
■
■
나는 나노 기술 개발자로서
■
■
나는 제약회사 회장으로서
■
■
나는 시민단체 대표로서
■
■
첨단 나노기술의 평등한 나눔으로 암 퇴치를 위한 공동 선언문
20___ 년 ____월 ____일
_______________(인) _______________(인) _______________(인) _______________(인)
기술의 나눔, 인류애의 구현- 솔크박사와 쉐플러 이야기
소아마비와의 전쟁, 솔크 박사 이야기
출처: 위키디피아 미국 의학자로 소아마비 백신을 만든 조너스 솔크에 대한 이야기입니다. 그는 1950년대 당시 가장 무서운 질병이라는 소아마비의 백신을 만들기 위해 연구에 연구를 거듭했지요. 그리고 200번 실패했을 때, 어떤 기자가 물었습니다.
“박사님 백신 개발에 벌써 200번이나 실패했는데 어떻게 생각하십니까?”
하지만 솔크 박사는 당당하게 대답했습니다.
“저는 한 번도 실패한 적이 없습니다. 단지 백신이 효과 를 나타내지 못하는 200가지 방법을 발견했을 뿐입니다.”
이렇게 실패에도 좌절하지 않았던 박사가 오랜 고생 끝에 백신 개발에 성공한 것입니다.
그에겐 부자가 될 기회가 수도 없이 많았습니다. 개발한 백신을 제약회사에 팔았더라면요. 그러나 박사는 이 백신 제조법을 무료로 공개했다고 합니다. 솔크 박사는 자신의 재능이 공익을 위해 쓰여야 한다고 생각했기 때문이었죠.
물론 특허로도 등록하지 않았습니다.
토크쇼에 출연한 솔크박사에게 사회자가 물었습니다.
“이 백신의 특허권자는 누구입니까?”
그는 이렇게 웃으며 말합니다.
“글쎄요. 사람들이죠. 특허라고 할게 없어요. 태양에도 특허를 낼건가요?”
인도 여성들의 구원자, 쉐플러 이야기
수천 년간 인도 여성은 음식 조리에 필요한 연료를 구하기 위해 위험을 무릅써야 했다. 거주 지역 밖에서 나무를 찾아 헤매다 강간을 당하기도 하고 야생 동물에 의해 다치는 경우도 허다 했다. 어렵사리 땔감을 마련해도 밥을 짓는 동안 화덕에서 나오는 연기 탓에 폐질환을 자주 앓 았으나 '태양열 조리기 보급 덕분에 이러한 일이 현저히 줄었다. 쉐플러 태양열 조리기를 만든 사람은 바로 볼프강 쉐플러 (Wolfgang Scheffler)로 그는 독일 사람 으로 물리학을 전공 수재였다. 그는 학자의 길을 걸을 수도 있었지 만 ‘에너지 불평등’에 고통받고 있는 아시아와 아프리카 사람들을 돕기 위해 태양열조리기 개발과 보급에 힘쓰게 됐다.
“대학 때 캠프에 참여해 아프리카 케냐에 갔는데 한 유목민 가족들 이 땔감이 없어 힘들게 사는 모습을 보고 난 뒤 태양열조리기를 만들어야겠다고 결심했습니다.” 쉐플러는 그가 발명한 것들을 특허 를 내지 않음으로써 도움이 되는 사람들이라면 누구든 사용할 수
볼 거 리
암을 소재로 다룬 영화 모음
민규동 감독의 ‘세상에서 가장 아름다운 이별’이다.
이 영화는 <그들이 사는 세상>, <그 겨울 바람이 분 다> 등으로 유명한 드라마 작가 노희경의 드라마를 각색한 작품으로 엄마의 소중함을 모르고 지내던 가 족들은 엄마에게 암이 찾아온 후 가족이 겪는 슬픔 을 다룬다. 한 고등학교 모의고사에서 지문으로 출제 되기도 했던 이 영화는 ‘암’이라는 소재를 통해 어머 니와 가족의 이별을 아름답고도 슬프게 그려낸 영화 이다.
조나단 레빈 감독의 50/50은 암으로 인해 고통받는 사람들을 유쾌하게 그린 독특한 영화이다. 주인공은 27살의 아담이다. 술도 마시지 않고 담배도 멀리하며 건강에 누구보다 자신이 있던 ‘아담’이 척추암에 걸렸 다. 헌데, 억울할 새도 없이 애인은 금새 바람이 나 고,
긍정종결자인 절친 카일은 병을 이용해 여자를 꼬시 라며 아담을 더욱 피곤하게 한다. 게다가, 초보 심리 치료사 캐서린에게 설레임을 느끼게 된다. 소소한 일 상의 행복을 느끼게 해주는 영화이다.
마이클 맥고완 감독의 2008년 영화로 사랑하는 약혼녀와의 결혼을 앞둔 선생님 벤은 어느 날 갑자기 암으로 시한부 선 고를 받는다. 지금 당장 치료를 시작해도 생존 가능성이 희 박하다는 의사의 진단을 받은 그에게는 모든 것이 힘겨울 뿐인데… 병원을 나온 벤은 우연히 모터사이클 마니아 노인 을 만나게 되고, 그에게서 평소에 가지고 싶어했던 모터사 이클을 사게 된다. 사랑하는 연인과 가족 그리고 세상 모든 것을 두고 홀홀 단신의 여행을 하면서 겪는 일들을 그린 영 화이다.
웨어러블 전자시스템(나노치료 패치)(출처:
기초과학연구원)
나노 의학이란?
나노의학(nanomedicine)은 나노기술을 이용하여 질병을 진단, 치료하거나 손상된 조직을 복구하는 등 나노 크기의 분자수준으로 개발된 입자나 이를 기반으로 하는 기술을 의학에 접목한 기술을 의미한다. 특히 나노 단위로 만들어진 치료기기를 직접 피부에 부착하여 생체 상태에 따라 진단과 치료가 이루어지는 웨어러블 기기는 나노기술의 가장 큰 성과이다. 이 밖에도 나노의학은 나노바 이오센서, 나노영상, 나노약물전달체, 나노조직공학, 나노기기 등 다양한 분야에 활용될 수 있다 나노의학의 세계적 시장 규모는 2005년 106억 달러에서 2015년 1,800억 달러로의 급성장이 예상되 며, 이러한 상황 아래 나노바이오 기술을 기반으로 하는 다기능성 나노입자를 이용한 진단 및 약 물전달시스템이 전 세계적으로 활발하게 개발되고 있다
나노의학 기술을 실현함에 있어서 연구개발의 순서는, 나노 과학자에 의하여 나노미터 수준 의 물질이 가지는 여러 가지 화학적, 물리적, 생물학적 특성에 관한 연구가 선행되어야 하 고, 그 다음으로는 보다 효과적인 특성을 가지 는 나노물질을 개발해야하며, 마지막으로 임상 에 유용한 기술로 개발하기 위해서는 생화학 적, 생리학적, 의학적인 연구가 복합적이고 다 각적으로 진행되어야 한다.
이러한 나노기술이 의학적으로 응용되는 예로 는 진단 및 치료용 등으로 약물이나 유전자 등을 전달하는 기술이 대표적이며, 병원체를 탐지하거나 나노물질의 물적 특징을 이용한 재생공학 및 조영제 등으로의 활용도 가능하다. 최근 기초과학연구원은 나노 물질을 사용하여 운 동장애 질환을 진단하고 치료까지 가능한 웨어러블 전자시스템을 개발했다고 밝혔다. 몸에 부착가 능한 이 패치는 파킨스병과 같은 운동 장애 질환의 발병 여부를 모니터링할 수 있고 그 결과를 메모리에 저장하여 진단과 약물 투약까지 한번에 가능하게 한다. 이 패치의 경우 딱딱한 기판이 아니라 나노 박막과 나노입자를 이용하여 휘거나 닐일 수 있는 전자소자로 제작되어 있어 피부와 비슷하게 25% 정도까지 늘어날 수 있어 매우 각광받고 있다. 이뿐 아니라 나노바이오 기술의 발 전과 더불어 다기능성 나노입자를 이용한 특정 세포로의 약물을 전달할 수 있으며 나노입자의 크 기에 따라 필요한 시간동안 약물이 생체 내에 머물 수 있게 함으로써 치료효과를 극대화하는 것 이 가능하게 되었다.
또한 나노 기술로 잃어버린 신체 일부분을 나노 기술로 복원하기도 한다. 세포와 나노 입자를 배
나노 기술을 접목한 3D 프린팅 귀(출처: CNN) 나노입자의 경우 크기가 작아서 측정
할 수 있는 신호를 제공하는 물질을 입자 하나에 수십, 수백개 부착할 수 있어서 미량의 물질도 쉽게 찾아낼 수 있다. 또한 기존의 진단이나 탐지기술 에 비해 정밀성과 감수성을 높일 수 있으므로 진단에 필요한 시료의 양도 크게 줄어들 수 있는 장점이 있다. 이 러한 나노기술의 발전으로 기존의 진 단 장비의 민감성과 효율성을 향상 시 킬 뿐만 아니라 적은 양의 시료에서도 특이적으로 진단을 검출해 낼 수 있는 기술이 개발되고 있다. 또한 다기능성 나노입자를 활용하면, 하나의 물질을
통해 다양한 검사들이 한 번에 수행될 수 있으므로, 검사과정이 신속하고 간소하게 변화되고, 비 용대비 효율성이 커지는 효과를 기대할 수 있다. 현재는 간암검사, 위암검사 등을 모두 따라 해야 하지만 이 기술이 실용화되면 한 번에 여러 암을 검진할 수 있게 되어 훨씬 빠르고 정확하게 수 행될 수 있다.
나노의학기술을 활용함으로써, 신약개발에서는 약물의 효능 강화 및 부작용 감소를 기대해 볼 수 있고, 나노분자영상은 병원체 분포나 약효분석 등에 시간적, 경제적 경감효과를 가져올 수 있을 것이며, 진단 기술개발에서는 보다 정밀하고 신속한 질병진단법의 개발이 가능할 것이며, 더불어 질병의 근본적인 원인과 병리를 이해하는 학문적인 면에서도 정밀성, 실제성, 신속성 등에 많은 이점을 제공할 수 있으므로, 나노의학기술의 개발은 학문적, 사회 보건적인 측면에서 지속적으로 새로운 기여를 할 수 있을 것이라 예상된다. 이러한 예상을 근거로 나노의학의 발전은 미래의학과 의료산업 및 인류의 보건증진에 효율성 높은 양질의 기술향상을 가져다 줄 것으로 기대된다. 나노 의학에 대한 기대를 현실화하기 위해서는 생명과학, 의약학, 화학, 물리학 등의 다각적이고 융합적 인 시각에서 새로운 기술과 개념을 이해하고 연구하는 것이 필요하다.
참조: 한화 케미컬, [나노기술 이야기, 놀라운 나노의학 세계]
나노의학의 현황과 미래, 김영화, 홍기종(질병관리본부 감염병센터 병원체방어연구과)
프로그램 개발진
연 구 원 전경아 영림중학교
연 구 원 성혜숙 연북중학교
연 구 원 김동건 선린중학교
연 구 원 박명순 태릉고등학교
연 구 원 지재화 청담고등학교
연 구 원 김태은 세종과학고등학교
보 조 연 구 원 이성균 서울대학교
편 집 조은화
주관연구기관명 서울대학교
주 소 서울 관악구 관악로 1
서울대학교 사범대학 13동 204호 물리화학연구실
