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생체기능을 모방한 설계와 산업응용

전문가 제언: ○ 생물의 현상을 설계?엔지니어링에 응용하고자 하는 연구가 활발해서 이미 여러 분야에서 그 성과가 보고되고 있다. 이 해설논문은 제조에 생물학적인 유사성을 모방 응용하려는 여러 시도들과 관련된 내용으로서 생산공학의 권위지인 CIRP Annals-Manufacturing Technology(2011)의 토픽 ‘Biologically inspired design'를 요약한 것이다.

○ 활발한 연구 붐과 응용의 추세를 반영하듯이 생체공학, 생물역학, 의공학, 생체물리, 바이오닉스, 생체모방기술(biomimetics) 등 관련용어가 다양하다. 연구와 응용은 과학/공학을 바이오의료에 응용하는 방향과 반대로 생물학적 현상을 설계 엔지니어링에 응용하는 양방향이 있다. 이 자료는 후자를 대상으로 한다.

○ 생체모방 제조관련 연구는 절삭성형, 연삭/연마프로세스, 기계, 표면, 정밀공학, 라이프사이클 공학과 조립, 설계, 생산시스템 및 조직화 등 다양하다. 예컨대, 모기의 주둥이나 동물/물고기의 이빨구조를 주사기, 드릴, 절삭공구 등에 이용하거나 생물의 동결주조 방식을 허니컴구조 성형에 응용하는 경우, 마이크로부품의 조립?분해에 사과?꽃잎?낙엽의 생체절단(이탈) 현상을 응용하는 경우 등이다.

○ 생체모방 제조방법은 항상 유용한 것은 아니지만, 과거에 쉽게 성취할 수 없었던 제조에서의 지속가능성, 자체 조립성, 효율성 측면에서 우수하여 종래의 제조방법을 대체할 가능성을 증가시킨다. 21세기의 제조시스템으로 평가되는 지능형 생산시스템(IMS)은 생체현상에서 유추한 설계엔지니어링을 가장 주목한다.

○ 국내에서도 대학을 중심으로 생체모방 설계연구가 관심을 끌고 있다. 최근 국내연구진이 International Journal of CAD/CAM에 논문 “An Intelligent Manufacturing System with Biological Principles"(2010)을 게재하였고, IMS에서의 BMS(Biological Manufacturing System)를 비롯하여, BMI(Brain-Machine Interface)연구도 진행되고 있다. 향후 생물학적 유사성에 대한 연구 등 기초연구가 더욱 활성화되기를 기대한다.

저자: L.H. Shu, K. Ueda, I. Chiu, H. Cheong
자료유형: 학술정보