오리가미로 생명을 구하는 방법 | 카오리 쿠리바야시-시게토미(Kaori Kuribayashi-Shigetom) | TEDxSapporo

일본의 전통 종이접기 예술인 오리가미는 이제 단순한 공예가 아닙니다. 오리가미는 이제 의학 분야에 적용되어 생명을 살리기도 하고 '오리가미 엔지니어링'이라는 새로운 학문 분야가 되기도 하였습니다. 도쿄 대학의 카오리 쿠리바야시-시게토미는 마이크로 나노 기술과 오리가미 공예를 결합하여 3차원 세포 배양이 가능한 '세포 오리가미'라는 새 기술을 고안해냈습니다. 현재 이 기술은 홋카이도 대학의 재생의료 분야에 적용되고 있습니다. 귀여운 애니메이션과 놀라운 영상과 함께 카오리 쿠리바야시-시게토미는 우주를 공부하고 싶다는 그녀의 꿈에서부터 다른 이의 생명을 살리기 위해 오리가미에 전념하게 된 이야기를 전합니다.

이 강연은 TED의 형식에 맞춰 별도로 개최된 지역 TEDx 행사에서 발표되었습니다. 더 자세한 내용을 알고 싶으시면 https://www.ted.com/tedx를 방문해 주세요.

여러분, 안녕하세요!

저는 카오리 쿠리바야시-시게토미입니다.

혹시 보신 분이 있나요?

아까 랭 씨의 발표에
제 이름이 있었는데요.

아무튼

좋은 소식이 있는데,
여러분에게 선물을 가져왔습니다.

오리가미용 종이인데

보통 오리가미와는 조금 다릅니다.

세포들에 맞춰 색칠한
오리가미 종이입니다.

이 색종이가 오늘 제 강연과
아마 관련이 있을 거예요.

네, 좋아요.

저는 오늘 어떻게 오리가미를
연구했는지에 대해 설명하고

다른 분야에서 어떻게 오리가미를
활용했는지도 말씀드리려고 합니다.

수많은 영감을 통해
발견을 할 수 있었죠.

[꿈?]

여러분께 질문 하나를 해 보겠습니다.

어렸을 때 하고 싶었던 일이 무엇이고
뭐가 되고 싶으셨나요?

저는 꿈이 아주 많았고
우주비행사가 되고 싶었어요.

왜냐하면 제가 고등학생이었을 때,

모리 박사님께서 공식적으로

홋카이도 출신 첫 우주비행사로
선발되셨기 때문입니다.

박사님은 우주로 떠나셨죠.

박사님의 사진을 봤는데 마치
수영을 하고 계시는 것 같았어요.

'이거 재밌겠는데'라고 생각했습니다.

그런데 그뿐만이 아니라,
우주에서 실험도 하시더라고요.

저도 그때 우주 연구에
흥미를 가지게 되었고

공간 구조에 대해서도
관심을 가지게 되었습니다.

이게 제가 연구하던 주제입니다.

[전개형 구조]

'전개형 구조'라는 분야입니다.

아실지도 모르겠지만,

우주에서 공간 구조가 어떻게
열리는지 생각해 봐야하고

이뿐만 아니라,

어떻게 이 모든 구조를 한정된 공간에
넣을 수 있는지도 고려해야 합니다.

[자연을 보고 배우자!]

영감이죠!

그래서 저는 자연을 보고
배워보기로 했습니다.

자연을 잘 보면 전개형 구조를
찾을 수 있습니다.

나뭇잎을 보면

봄이 오기 전에는
아주 촘촘히 접혀 있지요.

이렇게 말이에요.

그러다 날씨가 따뜻해지면,
이렇게 펴집니다.

그래서 이 구조를 보시면

공간 구조와 비슷하다는 걸
알 수 있습니다.

게다가 우주는, 죄송합니다,

아주 흥미로운 것들이
자연에도 있습니다.

사진을 보시면, 잎맥이 아주
규칙적으로 배열되어 있습니다.

따라서 이 잎맥들이 어떻게
잘 접히고 쉽게 펴지는지를 보면

최적 각도인 45도가 나오게 됩니다.

또한 저는 공간을 효율적으로
사용할 수 있는 방법을 배웠습니다.

그 방법 역시 이파리를 보고 배웠고요.

혹시 홋카이도에 살고 계신다면

제가 이 사진들을 어디서 찍었는지와

이것이 무엇인지를 알 수도 있습니다.

이 사진은 아쇼로에서 찍었는데

여기는 '라완부키'라는
잎으로 유명합니다.

[라완 머루 잎]

엄청 큰 잎인데,

잎의 지름이 1 ~ 2 미터 됩니다.

아쇼로에 가본 적이 없으시다면
꼭 한번 가서 보고 오세요!

이곳의 차 맛도 훌륭하답니다.

다시 돌아와서,

이 잎 역시 아주 흥미롭고
기발한 특징이 많이 있습니다.

잎맥이 수많은 그물망으로
연결되어 있습니다.

이건 전개형 구조의 잎에
아주 적합하죠.

이뿐만 아니라,

이러한 구조 덕에 잎에 영양분을
아주 효율적으로 공급할 수 있습니다.

또한, 신기하게도 잎맥이 계란형입니다.

왜 이렇게 생겼는지
알려드리도록 하겠습니다.

같이 볼까요.

[젓가락]

젓가락이 있습니다.

젓가락을 부러뜨리는데

이 방향으로 하면,

그렇게 하지는 않겠지만,

어쨌든 이렇게 하면,
부러뜨릴 수 있을 겁니다.

하지만 이쪽 방향에서
한다면 어떻게 될까요?

이 방향에서는 가능합니다.

하지만 이 방향에서는 꽤 힘이 들죠.

잎맥은, 아까도 말했듯이,
계란 모양이어서

연직력에 저항할 수 있는 것입니다.

자연이 이런 것들을 책이나
다른 데에서 배우진 않았겠지만,

스스로 최적화를 하는 셈입니다.

그래서 제가 자연을 보고
많이 참고할 수 있었죠.

특히 전개형 구조에 대해
많이 배웠습니다.

이제 이것을 공간 구조에
적용시키는 겁니다.

전개형 구조는 지붕을 트거나

텐트를 칠 때도 활용할 수 있습니다.

제가

[전개형 구조+의학]

영감이 중요합니다.

제가 학부생 때, 미국에서
공부할 기회가 있었습니다.

그때 의학 수업을 들었습니다.

이후 저는 의료 기기의 성능을
더 향상시키고 싶었습니다.

제가 아는 기계공학 관련
지식을 사용해서 말이죠.

저는 전개형 구조에 대한 지식을 사용해

의료기기를 향상시킬 수
있을지 생각해봤습니다.

그 전에

사진을 한 장 보여드릴게요.

제가 국제 학회에
참가했을 때 사진입니다.

이때도 기발한 무언가를
생각하고 있었죠.

여기서 나비의 탄생에 대해 발표했는데

이 잎을 학회에 가져가기로 했습니다.

다른 사람들과 차별성을
둘 수 있다고 생각해서요.

사진에서 볼 수 있다시피

제 포스터를 보러 오는
사람들이 많았습니다.

이떼 저는 운좋게도 박사 학위 연구를

영국이나 미국에서
할 기회가 생겼습니다.

그래서 저는 영국에 가서

전개형 구조뿐만 아니라
의학도 공부하기로 마음 먹었죠.

[스텐트, 스텐트 그래프트]

영국에서 지도교수님을 만났을 때

교수님은 제게 두 단어를
알려주셨습니다.

'스텐트'와 '스텐트 그래프트'였는데,

일본에선 들어보지 못했던 말이었죠.

스텐트는 의료 기기입니다.

[동맥경화증]

혈관이 막히면

의사는 혈관 안에 철사를 넣어

막힌 혈관을 뚫습니다.

그런데 스텐트 그래프트는

혈관이 막힌 것이 아니라
약해졌을 때 사용합니다.

약해진 혈관을 지지하기 위해
혈관 안에 튜브를 넣는 것입니다.

저는 지도교수님과 새로운 방식의
스텐트를 개발하려고 했습니다.

교수님과 저는 다양한 구조에 대해
생각해보고 만들어보려고 했습니다.

그러다 제가 생각해낸 구조가 있었는데

무슨 구조였냐면

이런 구조였습니다.

그런데 여기서 보실 수 있다시피,

요점은

이 구조의 지름이 변하지
않을 것이라는 점입니다.

길이는 아주 짧아지지만
지름은 여전히 아주 크죠.

따라서 스텐트에는 맞지 않습니다.

그러다 그날, 저는 다시 한번

생각을 해봤습니다.

오리가미를 사용해보면 어떨까?

[오리가미!]

저는 오리가미를 많이 해봤는데

영국에서 오리가미를
하게 될 줄은 몰랐죠.

어쨌거나, 어느 날

어떤 일이 일어났습니다.

일본인은 오리가미에 익숙하기에

제 손이 알아서 순서를
기억했던 것입니다.

말했듯이 며칠 동안 오리가미를
접으면서 생각했죠.

'왜 내가 영국에서
오리가미를 해야 하지?'

그러던 어느 날 밤,

'파인애플 패턴'이라는
오리가미 패턴이 생각났어요.

'오이 패턴'이라고도 합니다.

만약 이렇게 접으면, 아까처럼 주머니에

여기 하나가 있네요.

이렇게 주머니 안에
넣어놓을 수 있어서 좋네요.

크기가 아주 작아서요.

아무튼 이게 그 패턴입니다.

아주 작게 접을 수 있죠.

하지만 펼치면 지름이 더 커집니다.

잘 안 보이실 수도 있겠네요.

그럼 다시 주머니 안으로 넣겠습니다.

(웃음)

박사 학위 과정 중

저는 구조를 바꿔 이 나선형 패턴을
발표하기로 했습니다.

중간에 보이는 것처럼
시험 제작도 했었습니다.

이건 '진짜' 오리가미로 만들었습니다.

나머지 두 개는 스테인리스 강을 썼는데

의료 분야에서 이미
쓰고 있는 재료입니다.

이번에도 제가,

볼까요.

이번에는

여기서 보이실 것 같아요.

저는 안 보이네요.

보시면, 이쪽 방향입니다.

이건 스테인리스 강으로 만들었습니다.

이걸 '오리가미 스텐트
그래프트'라고 부릅니다.

이 비디오에는

형상 기억 합금으로 만든
스텐트 그래프트가 나옵니다.

형상 기억 합금은
형상을 기억할 수 있죠.

(웃음)

형상 기억 합금으로 만들었으니까요.

이 형상 기억 합금 관은
혈관의 모양을 본뜹니다.

37도까지 가열하면

이 구조는 원래 형상인
관 모양으로 돌아옵니다.

37도로 가열했기 때문에
원래 모양으로 돌아가는 것이죠.

이제 스텐트 그래프트가
점점 펼쳐지는 게 보이실 겁니다.

오리가미를 사용해 이러한 모양을
만들어낼 수가 있는 거죠.

그리고 마침내 저는

(웃음)

5년이 걸려서 박사 학위 과정을
무사히 마칠 수 있었습니다.

이후 저는 전개형 구조의 연구 분야가

오리가미를 통해 확장되는 걸 봤고

이제 오리가미를 엔지니어링과 접목시킨

'오리가미 엔지니어링'이
요즘 연구되고 있습니다.

[전개형 구조에서
오리가미 엔지니어링까지]

로버트 랭씨의 발표 보셨나요?

제가 아는 분이에요.

정말 대단한 과학자이자 엔지니어이고
오리가미 공예도 잘하신답니다.

멋진 오리가미 작품들을 만드셨죠.

그분이 발표 중에, 끝나갈 때쯤
이렇게 말씀하셨어요.

"우습고 신기하게 들릴지도 모르겠지만,

언젠가 오리가미로 생명을
구할 수도 있을 겁니다."

저 역시 현재 생명을 살리기 위해
오리가미를 활용하고 있습니다.

더 나아가, 우리는 현재

의료기기를 만들기 위해
세포를 사용하고 있습니다.

[세포 오리가미?]

그런데 세포로 어떻게
오리가미를 할까요?

우리 몸이 세포로 되어 있다는
것은 알고 계실 테고,

그 세포가 모여 3차원 구조가 됩니다.

하지만 어떻게 그렇게
만드는지는 모릅니다.

아마도 어려운 질문이겠지요.

보통 세포를 배양하면

서로 들러붙고 늘어나며

항상 수축력을 가지고 있습니다.

이것을 '세포 견인력'이라고 합니다.

[세포]

저는 이 세포 견인력을

오리가미와

마이크로 공학과 결합시키면

작은 크기에서 연구할 수
있을 거라고 생각했습니다.

세포를 배양하면
보통 2차원 구조가 됩니다.

[세포 배양 ->> 2차원]

[오리가미!]

오리가미를 하면,
그저 종이 한 장이지만

접는 것만으로도,

참고로 이 영상은 도쿄에 계신
타치 교수님이 보내주신 영상인데,

토끼가 되죠.

이 토끼는 종이 단 한 장으로
만든 것입니다.

종이를 접는 것만으로
3차원 구조를 만들 수 있죠.

오리가미의 장점은 2차원에서
3차원을 만들어낼 수 있다는 점입니다.

그러면 다양한 형상을 만들 수 있죠.

[유리]

[희생층(젤라틴)]

이제 플레이트에 세포를 배양할 수 있는
판을 만들려고 합니다.

마이크로 공학을 이용해서요.

그러면 세포는 플레이트의 윗면에
붙어 자랄 수 있겠지요.

아까 말했듯이, 세포들은 보통
서로 들러붙고 늘어나다가

수축할 수 있도록
떨어져나갈 준비를 합니다.

[세포 견인력]

견인력 때문에 이렇게 접히게 되죠.

모양을 바꾸면 정육면체를
만들 수도 있습니다.

하지만 세포는 아주 작기 때문에

현미경으로 관찰하는 데에
시간을 많이 투자해야 했습니다.

관찰 영상입니다.

이것은 피부 세포입니다.

마이크로 플레이트 위에서
접히고 있습니다.

단지 하나의 세포뿐만 아니라

한 번에 수백 개, 수천 개를
만들어낼 수도 있습니다.

세포들이 만들어지면,

알아서 서로를 찾아다니죠.

이뿐만 아니라 세포의 모양도
쉽게 바꿀 수 있습니다.

이런 블록 모양뿐만 아니라
구 모양도 가능하고,

톡 치거나 가벼운 압력을
가하는 것도 가능합니다.

미는 거죠.

또한 길게 만들어서 둘둘 말면

관 모양으로 만들 수도 있습니다.

사실 우리 몸 속 세포를
키을 수도 있습니다.

혈관처럼요.

'세포 오리가미'라고 부르는
이 개념을 이용하여

인공 혈관을 만들 수 있습니다.

[심장 세포]

그리고,

심장 세포를 이용한다면,

세포들이 박동을 하죠.

스스로 접히고 늘어나는 세포라,

로봇 같은 걸 만들어서

아마도 미래에는 몸 안에서
돌아다니게 할 수도 있을 겁니다.

[세포 오리가미의 적용]

제가 만들고 적용시키려는 것이
바로 이것입니다.

제가 연구하려고 하는 것은

이 세포 오리가미 기술의 응용입니다.

새로운 형태의 의료기기를
만들려고 합니다.

더 이상 인공 재료를 쓸 필요 없이
세포를 사용하면 됩니다.

새로운 약물 체계도 만들 수 있습니다.

구조물 안에 약을 넣어서

몸 안에 넣은 후 팽창시켜

약이 몸 속에 퍼지도록
할 수 있을지도 모릅니다.

[오리가미와 오리가미 엔지니어링]

현재 오리가미는 다양한 분야에서
적용되고 있습니다.

우주나 의료 기기에서부터
세포 같은 아주 작은 것까지요.

[오리가미와 바이오 오리가미 공학]

저는 오리가미를 더 연구해서

바이오 오리가미 공학 분야에
응용하고 싶습니다.

의료기기 향상을 목표로요.

[오리가미로 생명을 구하다]

그러니 이렇게 말할 수 있겠습니다.
'오리가미는 생명을 구한다!'

마지막으로 이 말씀을 드리고 싶습니다.

일본에는 멋진 전통 문화가 많습니다.

하지만 이 전통을 다른 시각에서 보면

완전히 새로운 것을 얻을지도 모릅니다.

그러니 한번 도전해봅시다!

감사합니다!

(박수)