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메뚜기 점프원리 규명·아이언맨 소재 발굴…美육군 과학자들이 뽑은 연구 10選

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메뚜기 점프원리 규명·아이언맨 소재 발굴…美육군 과학자들이 뽑은 연구 10選

2018.12.20 08:49
미국 육군연구소(ARL)의 공식로고이다.-미국육군연구소 제공
미국 육군연구소(ARL)의 공식로고.-미 육군연구소 제공

 

미국 육군연구소(ARL)는 병사들의 안전과 군사력 유지를 위해 끊임없이 새로운 과학 기술들을 연구하고 있다. 해마다 연구소 소속 과학자들이 개발한 그해 최고의 10개 연구성과와 기술을 발표하고 있다.  국제학술지 ‘사이언스’와 ‘네이처’에도 이들 과학자들의 연구 성과와 기술이 소개됐다. 

세계 최강의 군사력을 자랑하는 미국 육군의 뒤에는 미국육군연구소가 있다.-미국육군 제공
세계 최강의 군사력을 자랑하는 미국 육군의 뒤에는 미국육군연구소가 있다.-미국육군 제공

연구소는 기존 배터리 에너지 저장량의  수천 배에 이르는 배터리를 개발하고 있다고 네이처에 소개했다. 과학자들은 막대한 원자 핵의 에너지를 활용하는 방법을 개발하고 있다. 전자를 적절한 속도로 원자에 붙잡히게 하는 방식으로 원자핵을 자극하면 배터리를 대체할 에너지를 낼 수 있다. 


미 육군연구소 과학자들은 구리와 탄탈륨을 합친 초강력 합금을 이용해 SF영화 캡틴아메리카의 방패처럼 극한의 충격과 온도를 견디는 방법을 개발하고 있다. 이 입자는 평균 크기 50㎚(1㎚는 10억분의 1m)로 기계적 강도와 구조가 안정하다. 크리스토퍼 달링 책임연구원은 "재료 강도와 안정성을 기존보다 2배나 끌어올렸다"고 말했다. 미 육군은 이를 이용해 새로운 탄약과 방탄복 제작에 나설 계획이다. 

 

철벽 보안을 자랑하는 양자통신 기술도 개발되고 있다. 광자가 공기나 광섬유를 통과하면서 알베르트 아인슈타인이 유령같은 원격작용으로 불렀던 '양자얽힘' 원리를 이용해 정보를 전달하는 이 기술은 정보가 중간에 새어나는 것을 알 수 있기 때문에 군 통신에 획기적인 변화를 가져올 것으로 전문가들은 예상하고 있다. 미 육군연구소도 양자얽힘을 이용해 정보가 공기나 광섬유를 통과하면서 왜곡되는 부분을 복구하는 방법을 국제학술지 네이처에 소개했다.   

 

 

 

국제학술지 사이언스에 게재된 메뚜기 점프 관련 연구. - 사이언스 제공
국제학술지 사이언스에 게재된 메뚜기 점프 관련 연구. - 사이언스 제공

ARL 후원을 받은 미국 듀크대, 카네기멜론대, 앰허스트 메사추세츠대, 어바인 캘리포니아대(UC어바인), 하버드대 연구진은 메뚜기의 점프 메커니즘을 밝혀내고 국제학술지 사이언스에 소개했다. 메뚜기는 마치 활을 쏘듯이 한 지점을 목표로 그 힘을 다리에 온 힘을 쏟아넣어 힘을 최대한 증폭시키는 방식으로  뛰어오른다.  ARL은 메뚜기와 같은 동물을 비롯해 식물, 곰팡이 등 생명체로부터 적은 힘으로 빠르게 뛰어넘는 기술을 찾고 있다. 머지 않은 장래에 전장을 돌아다니며 정보를 수집하는 로봇이 나올 것으로 보고 있다.


ARL 과학자들은 올해 헬리콥터의 수명을 늘려줄 물질을 개발했다. 헬기 엔진의 과열을 막기 위해 열을 식혀주는 열차단 물질이다. 또 헬기가 날아가면서 날리는 모래와 먼지를 막아주는 물질도 개발했다.

 

인간두뇌를 닮은 뉴로모픽 컴퓨터도 개발됐다. 인간의 포유류 두뇌 기능을 모방해 기존의 컴퓨터 연산방식과는 다른 차원의 컴퓨터를 만들었다. 소인수 분해처럼 기존의 컴퓨터가 몇시간이 걸릴 일을 이 컴퓨터는 매우 복잡한 문제를 신속하게 해결할 수 있다. 연구자들은 뇌를 닮은 칩이 개발되면 기존 컴퓨터보다 훨씬 작고 가벼우며, 적은 전기로 작동하는 새로운 컴퓨터가 등장할 것으로 보고 있다. 

 

가스 터빈 연소기 내부의 모습.-미국육군연구소 제공
가스 터빈 연소기 내부의 모습.-미국육군연구소 제공

ARL 소속 과학자들은 미국 아르곤국립연구소와 공동으로강력한  X선을 이용해 가스 터빈 연소기의 미세 입자를 관찰하는 기술을 개발했다.  이 연구에는 이동훈 미국 어바나샴페인 일리노이대 기계공학과 교수도 참여했다. 이 교수는 "액체가 흩어지는 경우 밀도가 매우 높아 그 안에 어떤 것도 이미지로 하기 어렵다"고 말했다. 연구자들은 다른 가스 터빈 연소기의 설계와 더 높은 출력 밀도 및 효율을 가진 엔진을 개발하는데 도움이 될 수 있다.


연구소는 현재 원자를 이용한 초광역-초정밀 양자 안테나를 개발하고 있다. 양방향으로 빠른 대화가 가능하고 노이즈가 생기지 않는 더 정밀한 센서를 만들기 위해 노력중이다. 

 

보든(BODN)의 화학식.-미국육군연구소 제공
보든(BODN)의 화학식.-미국육군연구소 제공

미 육군 과학자들이 가장 많이 쓰이는 폭탄인 티엔티(TNT)를 대체할 새로운 폭탄을 개발했다. ‘보든(BODN)’은 TNT보다 50% 더 강력한 폭발력을 가지고 있다. 자체적으로 분자를 안정시키는 특성이 있다. 만들기도 쉽고 TNT와 다르게 독성이 없다.


연구소는 로봇이나 컴퓨터에 필요한 새로운 기계 학습 기술을 개발했다. 딥테이머(Deep TAMER)와 사이클오브러닝(Cycle-of-Learning)이라는 새로운 알고리즘을 이용해 인간이 가르쳐주는 것을 로봇이 더 적은 정보로 더 빨리 습득할 수 있다. 시범, 실시간 개입, 피드백과 같은 다양한 방법으로 학습시킬 수 있다. 

미 육군연구소(ARL)이 선정하고 연구에 참여한 올해의 기술 10가지.-미국육군연구소(ARL) 제공


 

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