김민준의 이너스페이스 (나노로봇공학자, 우리와 우리 몸속의 우주를 연결하다)

김민준의 이너스페이스 (나노로봇공학자, 우리와 우리 몸속의 우주를 연결하다)

$15.00
Description
세계 최초, 형태를 바꾸며 인체 내부를 탐사하는 ‘트랜스포머’ 나노로봇 개발!
美 서던메소디스트대 김민준 석좌교수가 현실화한 ‘이너스페이스(Inner Space)’
세계 최초 ‘트랜스포머’ 나노로봇 개발, 美 서던메소디스트대 김민준 석좌교수, 그 혁신의 여정!『김민준의 이너스페이스』. 김민준 교수가 개발한 SF적인 로봇은 이미 30년 전에 SF영화로 소개된 적이 있었다. 이 책과 동명의 영화, ‘몸속 우주’를 의미하는 〈이너스페이스〉다. 이 영화에선 초소형 잠수함을 타고 사람 몸속을 탐험하는 장면이 나오는데, 김민준 교수는 이러한 SF적 상상력을 나노로봇 연구에 적극 활용했다. 그가 세계 최초로 개발한 ‘트랜스포머’ 나노로봇 또한 SF적 상상력이 활용된 경우다. 콧물, 척수액, 혈액 등 인간 몸속의 유체 환경이 너무 다양한 탓에 나노로봇이 잘 움직이지 못하는 걸 보던 김민준 교수는 ‘〈트랜스포머〉에 등장하는 로봇처럼 스스로 형태를 바꾸면 어떨까’하는 아이디어를 떠올렸다고 회고한다. 트랜스포머 나노로봇 개발로 나노로봇의 약물전달 및 탐지 능력이 대폭 향상했고, 이로써 김민준 교수는 세계적 석학으로 자리매김했다.

김민준 교수는 한국에서 태어나 초중고교는 물론이고 대학교까지 다녔으며, ROTC로 군 생활까지 경험한 전형적인 한국 청년이다. 아니, 오히려 어린 시절부터 줄곧 앓아온 난독증 때문에 학습능력에 있어선 전형성과 거리가 먼 부류였다. 지금까지도 30cm 자가 없으면 책을 읽지 못하는 그가 어떻게 젊은 나이에 세계적 석학 반열까지 오를 수 있었던 것일까. 이러한 의문을 해소해주고자, 김민준 교수는 유년기에서부터 현재에 이르기까지 자신의 삶을 진솔하게 진술하며, 자신이 거쳐 간 여러 스승을 소개한다. 그밖에도, 미국 유학 중 만났던 지도교수, 노벨상 수상자, 공동연구 파트너, 학생과 관련한 수많은 에피소드를 통해 난독증 소년이 세계적 석학이 되기까지의 여정, 세계적 나노로봇공학자의 연구하는 삶을 흥미롭게 풀어낸다.
이 책은 SF적 상상력이 어떻게 현실화되는지, 나아가 한국에서 나고 자란 난독증을 앓는 청년이 어떻게 세계적 석학이 되는지를 보여줌으로써 스펙터클한 재미를 선사한다. 하지만 빛이 있다면 그늘도 있듯이, 물밑에서 치열하게 도전하는 김민준 교수의 삶 또한 상세히 보여준다. 수많은 실패로 이뤄진 그의 ‘혁신의 여정’을 읽다 보면, 자연스럽게 그의 도전을 응원하게 된다.
선정 및 수상내역
★유네스코 선정 10대 혁신기술상 수상★
★‘노벨상 펀드’ HFSP 젊은 연구자상 수상★
★미국 국립과학재단 젊은 연구자상 수상★
저자

김민준

美서던메소디스트대학교기계공학과석좌교수
“기술혁신의원천은융합이다.
융합은만남을통해길을찾고,또한길을만든다.”

연세대학교기계공학과를졸업하고,텍사스A&M대학교기계공학과에서석사학위를,브라운대학교공과대학원에서「박테리아를이용한미세유체역학에대한연구」로박사학위를받았다.하버드대학교에서단분자생물물리학을연구하는박사후과정을거쳐,드렉셀대학교공과대학기계공학과와의공학과,의과대학외과에서조교수,부교수,정교수로일했다.2012년에는독일막스플랑크광연구소에서훔볼트펠로십,2013년과2015년에는한국과학기술연구원생체공학센터에서브레인풀펠로십을받아연구했다.2016년부터현재까지서던메소디스트대학교기계공학과,전기·컴퓨터공학과,화학과에서석좌교수로일하고있다.
2008년미국국립과학재단젊은연구자상,2009년휴먼프론티어사이언스프로그램젊은연구자상,2010년미국육군연구소젊은연구자상을수상했다.2013년국제생체공학회생체공학최우수공헌상,2016년에는마이크로·나노로봇연구에대한선구적인공헌으로재미한인과학기술자협회와한국과학기술단체총연합회가수여하는올해의공학자상과유네스코-넷엑스플로가수여하는10대혁신기술상을받았다.

목차

프롤로그

1장나노로봇공학자의융합적사고
사람이라는각각의소우주를서로연결하다

0130cm자로책을읽는난독증교수
02끊임없이질문하며답을찾아나가는실험주의자
03서로다른생각을연결하는융합형인간

2장나노로봇공학의경이로움
우리의대우주와우리몸속의소우주를연결하다

마이크로·나노로봇변천사
01눈에보이지않는초소형기계마이크로·나노로봇
02생명체본연의강력함을담아내는박테리아나노모터
03전기장박자에맞춰춤추는박테리아동력마이크로로봇(1)
04수비수를피해골까지넣는박테리아동력마이크로로봇(2)
05지금까지없었던새로운세포기반의로봇마이크로사이보그
06우리의세계를인체내부로확장하는이너스페이스의꿈
07환경에따라구슬자석처럼자가조립하는트랜스포머나노로봇
08박테리아플라젤라(편모)를모방한박테리아나노로봇
09자유자재로형태가변하는인공세포소프트-마이크로로봇
10우리몸속의스마트나노로봇제조공장마에스트로프로젝트

3장소우주를만든대우주
한명의나노로봇공학자를빚어낸수많은스승

학문계보도(스승편)-마이크로·나노로봇공학의우아한계보

01이너스페이스,우리몸속의우주를상상하다
02가족의유산,소통의방법을체득하다
03비전공분야에도전,다학제연구역량을키워내다
04유배지에서의경험,운명처럼만난‘다산’과연구자의길
05한명의나노로봇공학자를빚어낸수많은스승
06한명의나노로봇공학자와함께하는수많은동료

4장소우주가만든대우주
한명의나노로봇공학자가키워낸수많은제자

학문계보도(제자편)-마이크로·나노로봇공학의우아한계보
01TheGood,TheBad,andTheUgly,‘첫’제자들
02존재만으로힘이되는,한국인제자들
03애제자에서함께진보하는동료연구자로,정유기박사
04다른길을찾아떠난,아쉬움이남는제자들
05스승을뿌리삼아세상으로뻗어나가는제자들

5장나노로봇공학자가상상하는미래
오늘의상상과내일의현실을연결하다

01아직누구도보지못한풍경,실패를즐기는모멘텀이되다
02수학이라는언어,자연현상을읽고상상을현실화하다
03학생들과의연구,마음껏‘덕질’하며학맥을이어나가다
04국가의연구경쟁력,경쟁과협업을보장하는환경에달려있다
0510년동안의동물실험,임상실험의미래를모색하다
06미래의나노로봇,오늘의상상과내일의현실을연결하다

감사의글

출판사 서평

암세포제거에서부터고해상뇌지도제작까지
박테리아,바이러스소재나노로봇으로탐사하는우리몸속의소우주!

“김민준교수는대단히환상적인혁신기술을개발했다.우리가SF소설의소재로나알고있었던것을현실의과학으로만들어낸것이다.우리는그의기술에서무한한잠재력을확인했다.”
-‘유네스코-넷엑스플로상’심사위원심사평

앞서나온심사평은2016년유네스코-넷엑스플로상(Unesco-NetexploAward)시상식에서김민준교수가들었던수많은찬사중하나다.유네스코-넷엑스플로상은유네스코가매년프랑스의회·디지털경제부와함께가장혁신적이며전도유망한혁신기술을선정해수여하는상으로,김민준교수는동맥혈관을따라수영하는마이크로로봇을개발한공로를인정받아수상했다.
유네스코-넷엑스플로상심사위원이김민준교수의마이크로로봇을‘SF적’이라고표현한것은그의로봇이단순히눈에보이지않을만큼작아서만은아니다.혈관안을수영하면서혈관의막힘을제거할뿐만아니라몸속특정부위에약물을정확히전달할수있도록만들었기때문에,즉,우리에게무척가깝고도먼몸속우주에활로를개척했기때문이다.

김민준교수가개발한SF적인로봇은이미30년전에SF영화로소개된적이있었다.이책과동명의영화,‘몸속우주’를의미하는〈이너스페이스〉다.이영화에선초소형잠수함을타고사람몸속을탐험하는장면이나오는데,김민준교수는이러한SF적상상력을나노로봇연구에적극활용했다.그가세계최초로개발한‘트랜스포머’나노로봇또한SF적상상력이활용된경우다.콧물,척수액,혈액등인간몸속의유체환경이너무다양한탓에나노로봇이잘움직이지못하는걸보던김민준교수는‘〈트랜스포머〉에등장하는로봇처럼스스로형태를바꾸면어떨까’하는아이디어를떠올렸다고회고한다.트랜스포머나노로봇개발로나노로봇의약물전달및탐지능력이대폭향상했고,이로써김민준교수는세계적석학으로자리매김했다.

암세포제거,고해상뇌지도제작에서부터조직재생,기억접속까지
트랜스포머나노로봇,의료용나노로봇상용화를앞당기는모멘텀이되다
박테리아와바이러스,생명체본연의힘을탑재한김민준교수의나노로봇

마이크로·나노로봇(이하나노로봇)은머리카락굵기10만분의1이라는그크기가가장중요한특징처럼보이지만,사실이보다더중요한특징은따로있다.바로,체액안에서헤엄쳐움직일수있도록설계·제작되었단것이다.우리의삶이획기적으로바뀌는건나노로봇이우리몸속에들어왔을때부터다.체내나노로봇의방향과속도는자기장을통해제어할수있는데,이를온전히조작할수있다면,과거우리가너무커서불가능했던문제를해결할수있게된다.가령인간의손이나일반적인수술로봇으로는닿을수없는신체내부까지도달해암세포와종양을파괴하는약물을전달할수있고,나노로봇을뇌속으로투입한다면,지금껏미지영역으로취급되었던인간의뇌를탐험할수있게된다.

그러므로나노로봇을인체내부에서어떻게움직이게할것인가가관건이다.앞서설명한대로,인간의몸속은대부분콧물,척수액,혈액등다양한점액으로이루어져있다.이는뉴턴의법칙이적용되지않는유체(이하비뉴턴유체)로,이끈적끈적한비뉴턴유체의늪을자유자재로헤엄치지않는이상,특정한부위에정확히약물을전달할수없다.이를해결하기위해,김민준교수는비뉴턴유체에서도힘차게헤엄치는박테리아의능력을모방해박테리아로봇(1세대박테리아나노로봇)을개발한다.그리고여기서더나아가,유체환경의변화를자동으로인식해가장최적화된형태로변신하는로봇을개발하였으니,그것이바로트랜스포머나노로봇(2세대박테리아나노로봇)이다.이처럼형태변화기능이탑재됨으로써나노로봇은가혹한유체환경에서도자유롭게움직일수있게되었고,이는곧의료용나노로봇의상용화를앞당기는모멘텀이되었다.

트랜스포머나노로봇개발이후에도,김민준교수는자신의나노로봇을계속해서진화시켰다.2세대박테리아나노로봇이세포벽이라는장애물을뚫지못해버벅거리자,박테리아나노로봇을3차원나선형구조로회전하는기능까지추가탑재한다(3세대박테리아나노로봇).이처럼1세대에서3세대까지진화하면서,하드웨어측면에서만큼은상용화수준까지다다르게된다.다만,복잡한인체내부를온전히제어하기위한소프트웨어측면에서의문제가남았는데,이를해결하기위해현재김민준교수는나노로봇에인공지능의딥러닝기능을탑재하는연구를진행중이다.나아가,좀더효율적인약물전달시스템을위해,인공박테리아를다른소재로대체하는연구도계속해서진행중인데,김민준교수가연구하는차세대나노로봇소재란,놀랍게도,‘침투의귀재’바이러스다.2020년,‘인류의재앙’으로급부상한바이러스는김민준교수의연구실에서‘인류의구원’으로재탄생하는혁신의과정을겪는중이다.

세계최초트랜스포머나노로봇은어떻게탄생할수있었는가?
기계공학,의공학,미생물학등각기다른학문을연결하는융합적사고

“나노로봇공학은혼자하는학문이아니다.다양한학문분야의연구자와소통을통한공동연구에의해하나하나결과를만들어가는,인문학적과정이다.”
-〈프롤로그〉

〈프롤로그〉에서김민준교수가역설하듯,나노로봇공학은결코혼자서는할수없는학문이다.앞서설명한대로,나노로봇은우리가흔히알고있는로봇과달리,눈에보이지않을만큼작아야할뿐더러인체내부에서자유자재로움직여야한다.그렇기에나노로봇을만들려면로봇공학만다뤄선안된다.의공학,전기·컴퓨터공학,재료공학,수학,화학,물리학,미생물학,의학등다양한학문을두루두루다뤄야만한다.그렇다면나노로봇공학자란레오나르도다빈치처럼올라운드형천재여야만하는걸까?김민준교수는‘아니’라고말한다.한명의올라운드형천재를대신할융합형연구팀을꾸리는,각기다른학문분야의아이디어를연결하는융합적사고가열쇠라고얘기한다.

한국에서나고자란난독증소년,세계적석학이되기까지의여정
나노로봇공학의우아한계보,융합형연구자를키워낸스승들

김민준교수는한국에서태어나초중고교는물론이고대학교까지다녔으며,ROTC로군생활까지경험한전형적인한국청년이다.아니,오히려어린시절부터줄곧앓아온난독증때문에학습능력에있어선전형성과거리가먼부류였다.지금까지도30cm자가없으면책을읽지못하는그가어떻게젊은나이에세계적석학반열까지오를수있었던것일까.이러한의문을해소해주고자,김민준교수는유년기에서부터현재에이르기까지자신의삶을진솔하게진술하며,자신이거쳐간여러스승을소개한다.
흥미롭게도,김민준교수를키워낸스승중에는‘교수’만있는게아니다.오른팔절단수술을받아장애인이셨던외할아버지와함께지내면서장애와비장애의경계를허물었던어린시절의경험,국어선생에게서30cm자를선물받고난독증을극복했던학창시절의경험,소총소대장으로서다양한배경을가진소대원과함께하던군생활경험까지.자신이융합형연구자로성장할수있던중요한이유중하나로,그는다양한사람들과편견없이생활했던경험을손꼽는다.
그밖에도,미국유학중만났던지도교수,노벨상수상자,공동연구파트너,학생과관련한수많은에피소드를통해난독증소년이세계적석학이되기까지의여정,세계적나노로봇공학자의연구하는삶을흥미롭게풀어낸다.