미국 방위고등연구계획국(DARPA)에 따르면 최신 기술의 활용도를 확장하는 양자 컴퓨터 프로젝트의 2단계에 총 $920만 달러의 자금을 지원했다.더 많은 컴퓨팅 장치를 연결하도록 구성된 양자 컴퓨팅 시스템에 대한 추가 실험을 실행하기 위한 목적이다. 최적화 문제를 해결할 때 양자 정보 처리의 양적 이점을 입증할 수 있다.이 프로젝트는 조지아연구소(Georgia Tech Research Institute)의 주도로 진행되고 있다. 대부분의 양자 컴퓨팅 시스템은 자기 트랩(magnetic trap)을 사용해 이온을 분리한다.페닝 트랩(Penning trap)이라고 하는 트래핑 프로세스는 자기장과 전기장의 조합을 사용하여 양자 작업을 수행하는 2차원 이온 결정을 제한한다. 트랩은 부피가 크고 극저온으로 냉각되는 초전도 자석 대신 희토류 금속을 사용한다. 연구원들은 이미 18개월 동안  시행착오를 격으면서 10큐비트 길이의 이온 체인을 만들었다.이와 같은 체인에 양자 시스템을 수천 개 더 추가하면 컴퓨터가 더 정확한 솔루션을 계산할 수 있다. 프로젝트가 지금까지 유망한 것으로 입증됐지만 연구원들은 어려운 기술적 문제에 직면해 있다.예를 들어, 양자 시스템이 복잡할수록 "노이즈"로 인한 상당한 오류율이 발생할 가능성이 높다. 연구팀은 양자 시스템에서 노이즈를 최소화하는 최선의 경로를 매핑하고 있다. 이를 통해 더욱 더 향상된 양자 컴퓨터의 성능을 확보할 수 있을 것으로 전망된다.▲방위고등연구계획국(DARPA)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

프랑스 국방부에 따르면 2021년 7월 7일 시행한 안티 드론(anti-drone) 레이저 무기 실험이 성공적이었다고 평가했다. 현재 프랑스는 대드론 방어 시스템에 대한 연구개발이 한창이다.이번 실험은 프랑스 남서부에 위치한 한 육군 훈련소에서 진행됐다. 장비는 2020년부터 개발 중인 ‘다중 응용형 고에너지 레이저 전력장치(이하 HELMA-P)’로써 레이저 빔으로 드론을 요격할 수 있다.HELMA-P은 프랑스 레이저기술업체 CILAS에서 개발했다. 최근까지의 성능은 3km 거리의 비행 중인 드론을 탐지 및 식별하며, 1km 거리의 드론을 요격할 수 있는 것으로 나타났다.이처럼 드론 방어체계로써 첨단 무기를 직접 개발하고 있는 사례는 유럽국 중 프랑스가 유일하다. 미래의 국방력을 강화하기 위한 연구개발인 동시에 국제행사에 대비하기 위한 목적도 있다. 2023년 프랑스 럭비 월드컵과 2024년 파리 하계 올림픽은 국방부는 물론 정부에서도 주시하고 있는 국제행사다. 과거와는 달리 드론에 의한 다양한 공중전 위협에 대응해야 하기 때문에 보안이 중요하다.정부 관계자들은 럭비 월드컵 시즌부터 안티 드론 시스템이 현장에 배치돼야 한다고 주장한다. 국방부도 향후 2년 이내로 드론 방어 시스템을 전국에 구축한다는 계획이다.최근 프랑스 국방부는 안티 드론용 ‘자기파(magnetic-wave)’ 무기 개발에 대한 공공 입찰을 시작했다. 자기파는 군집 드론의 공격에 대응할 수 있는 전자파 기술로 극초단파(Microwave)와 유사하게 간주되고 있다.▲HELMA-P(출처 : 프랑스 국방혁신국 공식 유튜브 채널)

미국 해군에 따르면 최근 얕은 수심에서 지뢰를 탐지할 수 있는 드론 실험을 진행 중인 것으로 나타났다. 지뢰를 탐지하고 해당 데이터로 지뢰 매핑을 설계하는 것이 목적이다.현재 미해군은 50차 발트해 작전(BALTOPS 50)의 일환으로 지난 6월 6일부터 북대서양조약기구(NATO) 회원국과 함께 해상, 방공, 상륙, 지뢰대응 등 작전 훈련을 실시하고 있다.이중 지뢰대응 훈련으로 드론 테스트를 진행 중이다. 광물 탐사에 사용됐던 각종 탐지기 및 레이더를 드론에 적용해 수중 지뢰를 감지 및 식별하려는 것이다.얕은 수심에서 특정 물질을 탐지할 수 있는 광물질 탐지기인 METL(Magnetic Expeditionary Threat Locator)와 지표투과 레이더인 스카이 글래스(Sky Glass)로 정확도를 측정하고 있다.미해군은 드론에 장착될 지뢰 탐지 센서로 관련 데이터를 수집해 지뢰 식별 지도까지 구축할 계획이다. 해상 작전을 수립하는 데 드론이 필수 요소로 자리 잡고 있는 셈이다.최근 몇 년간 미해군은 드론을 활용한 군사작전 훈련을 활발하게 수행하고 있다. 항공모함용 드론, 태양광 드론, 공격형 군집드론, 급유용 드론 등 임무 형태도 점차 다양해지고 있다.▲미해군의 정찰무인기 MQ-4C 트리톤(출처 : wikipedia)

캐나다 토론토대(University of Toronto)에 따르면 자기장에 의해 정밀하게 제어되는 마이크로 로봇을 개발하고 있다. 로봇 외부 자석에 의해 제어되는 작은 자화 도구를 사용하는 새로운 개념이다.특히 외부 자기장에 의해 제어되는 작은 그리퍼가 있는 프로토 타입을 개발하고 있다. 개발된 도구는 그립핑 집게와 유연한 손목에 자석이 있다. 자기장이 적용되면 도구는 그리퍼를 열고 닫거나 손목을 움직일 수 있다.이 로봇은 어린이에게 최소 침습적 뇌 수술을 수행하는 데 사용될 수 있다. 소아 뇌에서 내시경을 통해 수술을 진행할때 정밀하게 제어할 수 있는 소형화된 다용도 도구가 필요하기 때문이다. 시뮬레이션된 종양으로 뇌의 고무 모델에 대해 테스트가 수행됐다. 테스트에서 그리퍼는 뇌의 심실에 성공적으로 진입하여 외부 자기장에 의해 완전히 제어되는 종양을 제거할 수 있었다. 프로젝트는 캐나다 보건 연구소(CIHR)와 캐나다 자연 과학 및 공학 연구위원회(NSERC)으로부터 자금을 지원받았다.향후 연구팀은 마이크로 가위를 포함해 더 많은 도구를 만들 계획이다. 이를 통해 보다 효율적인 수술 도구의 개발이 가능할 것으로 전망된다. ▲ 토론토대(University of Toronto)의 연구팀의 에릭 딜러(Eric Diller)부교수(출처 : 홈페이지)unction in the operating room, and to try different ways of setting up the magnetic coils,” Diller says.

스위스 로잔연방공대(EPFL: École Polytechnique Fédérale de Lausanne)에 따르면 생체 모방 나노크기 로봇의 원격 제어 어셈블리를 가능하게하는 재료 및 방법을 공개했다.연구팀은 다양한 형태의 무선 에너지를 기계적 작업으로 변환할 수있는 비연결 나노 입자를 합성했다. 각 입자는 코어에 자화된 금 나노로드(magnetized gold nanorod)를 갖고 있으며, 광 에너지를 열 에너지로 변환하는 광 히터와 자기장에 의해 구동될 때 운동을 발생시키는 생물학적 모터 역할을 한다.금속 코어는 열반응 젤 내부에 캡슐화되어 생성된 열을 변형 및 선형 작동(deformation and linear actuation)으로 빠르게 변환한다.입자 그룹은 레이저 빔을 사용하여 원하는 위치에서 수집되거나 시변 자기장(time-varying magnetic fields)을 사용하여 동적 구성으로 클러스터링될 수 있다.자기 토크를 적용하면 쌍극자-쌍극자(dipole-dipole) 및 유체 역학적 상호 작용(hydrodynamic interactions)을 통해 사슬이 형성된다. 입자 표면을 아민기로 기능화하고 백금을 금속 코어에 통합함으로써 로봇이 올바르게 조립된다.즉 백금이 국소 가열을 통해 아민 그룹의 공유 결합을 촉진하여 로봇 형성이 완료된다. 조립 프로세스가 완료되면 로봇에 전원을 공급하기 위해 동일한 광학 및 자기 신호가 사용된다.마이크로 로봇이 주입된 나노 입자로부터 목표 위치에 조립될 수 있다. 완전히 합성된 생체 모방 미세 기계 시스템에서 근육 구조를 요약하면 생물학적 작동에 대한 체계적인 조사가 가능할 것이다.이와 같이 선택된 물질과 살아있는 세포의 화학적 및 기계적 호환성은 제시된 기술이 생물의학 응용에 널리 사용될 수 있는 전망을 밝게 한다. 참고로 연구결과는 Advanced Intelligent Systems에 발표됐다.▲ Swiss-EPEL-Robot▲ 로잔연방공대(EPFL)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)

미국 노스캐롤리나주립대(North Carolina State University)에 따르면 노스캐롤리나 엘런대(Elon University)와 협업하여 빛과 자기장에 의해 제어되는 소프트 로봇을 개발했다.프로젝트에서는 자성철 미세 입자가 내장된 폴리머로 만들어진 소프트 로봇이 사용됐다. 정상적인 조건에서 로봇의 재료의 모양은 유지되지만 LED의 빛은 폴리머를 유연하게 만들 수 있다.폴리머가 유연해지면 자기장을 적용하여 원격으로 로봇의 모양을 제어할 수 있다. 즉, 원하는 형상을 형성한 후, LED 조명을 제거해 로봇이 원래의 강성을 재개하고 형상을 제자리에 고정시킬 수 있다.이에 따라 빛을 두 번 적용하고 자기장을 제거함으로써 소프트 로봇이 원래 모양으로 돌아오도록 할 수 있다. 또는 빛을 다시 적용하고 자기장을 조작해 로봇을 움직이거나 새로운 모양으로 만들 수도 있다.이와 같이 재료의 특성을 이용해 소프트 로봇의 움직임을 원격으로 제어함으로써 다른 응용 분야에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.  ▲ USA-NorthCarolinaUniversity-Robot▲ 노스캐롤리나주립대(North Carolina State University)의 소프트 로봇 홍보자료(출처 : 홈페이지)

캐나다 맥마스터대(McMaster University)에 따르면 자성체를 사용해 3D 세포 클러스터를 빠르게 프린팅하는 새로운 방법을 개발했다. 특히 3D 프린팅 기술을 활용해 인공 종양을 만드는 방법도 완성했다.현재 인간의 건강을 연구하기 위한 테스트는 매우 비싸고 많은 시간이 소요된다. 특히 질병에 대한 연구는 일반적으로 실험실 환경에서 수행된다.신체의 여러 조건을 모방한 현실적인 3D 세포 클러스터를 제작할 수 있다면 테스트에서 동물을 사용하지 않을수도 있다. 이를 위해 연구팀은 세포를 포함한 다양한 재료의 자기적(magnetic) 특성을 사용했다.연구팀은 자성 염수화물(magnetic salt hydrate)인 Gd-DTPA가 함유된 세포 배양 배지에 인간의 유방암 세포를 유지시켰다. 대부분의 세포와 마찬가지로 이 유방암 세포는 FDA 승인 MRI 조영제인 Gd-DTPA보다 훨씬 약하게 자성체에 의해 이끌린다.이에 따라 자기장이 가해질 때, 염화 수화물은 자성체쪽으로 이동하여 세포를 최소 자기장 강도의 소정 영역으로 이동시킬수 있다. 이것이 3D 세포 클러스터 형성의 시드(Seed)를 만들수 있는 것으로 분석된다.결과적으로 연구팀은 6시간 안에 3D 암 종양을 프린팅했다. 이와같이 암세포를 함유한 종양이 3D프린팅을 통해 빠르게 생성될 수 있다.인공종양의 약물반응에 대한 테스트가 신속하게 이루어지고 동시에 많은 수의 실험이 수행될 수 있을 것으로 기대된다. 머지 않아 동물을 대상으로 한 약물실험이 사라질 것으로 전망된다.▲ Canada-McMasterUniversity-3Dprinting▲ 맥마스터대(McMaster University)의 홍보자료(출처 : 홈페이지)