TED2011
Fiorenzo Omenetto: Silk, the ancient material of the future
피오렌조 오메네토: 실크, 미래를 위한 고대의 직물
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Fiorenzo Omenetto는 가장 우아한 섬유중 하나인 실크를 이용한 스무가지 이상의 새롭고 놀라운 사용법을 공유합니다 –빛을 전도하는 방법이라던지, 지속성을 향상시키는법, 강도를 높이고 의학분야를 진일보 향상시키는 법. 이번 강의에서 그는 이 다재다능한 물질로 이루어진 몇가지 흥미로운 물건들을 보여줍니다.
Fiorenzo Omenetto - Biomedical engineer
Fiorenzo G. Omenetto's research spans nonlinear optics, nanostructured materials (such as photonic crystals and photonic crystal fibers), biomaterials and biopolymer-based photonics. Most recently, he's working on high-tech applications for silk. Full bio
Fiorenzo G. Omenetto's research spans nonlinear optics, nanostructured materials (such as photonic crystals and photonic crystal fibers), biomaterials and biopolymer-based photonics. Most recently, he's working on high-tech applications for silk. Full bio
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Thank you.
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감사합니다.
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I'm thrilled to be here.
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이 자리에 서게 되어 흥분되는군요.
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I'm going to talk about a new, old material
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저는 오늘 기존 직물의 새로운 형태에 대해 얘기하려고 합니다.
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that still continues to amaze us,
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이 것은 여전히 우리를 놀랍게하고,
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and that might impact the way we think
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어쩌면 우리의 재료 과학, 첨단 기술에 대한
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about material science, high technology --
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생각에 영향을 줄 지도 모릅니다.
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and maybe, along the way,
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그리고, 어쩌면, 그와 동시에.
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also do some stuff for medicine and for global health and help reforestation.
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의학분야와 세계보건에도 사용되고, 숲을 다시 가꾸는 데 도움을 줄 수도 있습니다.
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So that's kind of a bold statement.
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좀 대담한 말인 것 같군요.
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I'll tell you a little bit more.
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더 이야기해 보겠습니다.
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This material actually has some traits that make it seem almost too good to be true.
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이 직물은 믿을 수 없을 만큼 대단한 몇가지 특징이 있습니다.
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It's sustainable; it's a sustainable material
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이것은 지속성이 뛰어납니다; 이 직물은
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that is processed all in water and at room temperature --
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물과 실온에서 가공되고
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and is biodegradable with a clock,
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시간에 따라 자연분해되므로,
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so you can watch it dissolve instantaneously in a glass of water
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물 한컵으로 즉시 녹거나, 아니면 몇년 동안이나
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or have it stable for years.
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지속하는 것을 볼 수 있습니다.
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It's edible; it's implantable in the human body
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먹을 수 있고, 어떠한 면역 반응 없이
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without causing any immune response.
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사람 몸에 주입할 수 있습니다.
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It actually gets reintegrated in the body.
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사실 몸 안에서 다시 통합됩니다.
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And it's technological,
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기술적이기도 해서,
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so it can do things like microelectronics,
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마이크로 전자 공학이나 빛 관련 기술에도
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and maybe photonics do.
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사용될 수도 있습니다.
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And the material
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그 직물은
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looks something like this.
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이렇게 생겼습니다.
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In fact, this material you see is clear and transparent.
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사실, 이것은 보시다시피 투명합니다.
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The components of this material are just water and protein.
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이 직물의 구성 요소는 물과 단백질 분입니다.
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So this material is silk.
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바로 실크입니다.
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So it's kind of different
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우리가 그동안 실크에 대해
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from what we're used to thinking about silk.
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생각한 것과는 다른 것이죠.
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So the question is, how do you reinvent something
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문제는, 오천년이나 된 것을 어떻게
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that has been around for five millennia?
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다시 발명하느냐 입니다.
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The process of discovery, generally, is inspired by nature.
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발견의 과정은, 일반적으로, 자연에서 얻게됩니다.
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And so we marvel at silk worms --
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우리는 누에를 보고 놀라움을 느낍니다 –
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the silk worm you see here spinning its fiber.
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여기 보이시는 누에는 섬유질을 방적하고 있습니다.
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The silk worm does a remarkable thing:
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누에는 놀라운 일을 합니다:
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it uses these two ingredients, protein and water,
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누에는 직접 물과 단백질을 분비해,
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that are in its gland,
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자신을 보호하기 위한
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to make a material that is exceptionally tough for protection --
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대단히 튼튼한 물질을 만듭니다 –
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so comparable to technical fibers
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케블러(Kevlar)같은
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like Kevlar.
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기술적인 섬유와 비슷하게 말이죠.
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And so in the reverse engineering process
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우리가 이미 알고 있고
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that we know about,
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이미 익숙한
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and that we're familiar with,
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역공학을 통해서
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for the textile industry,
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섬유 산업은
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the textile industry goes and unwinds the cocoon
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누에 고치를 다시 풀어서
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and then weaves glamorous things.
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매력적인 것을 만들어냅니다.
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We want to know how you go from water and protein
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우리는 어떻게 물과 단백질에서 이 액체상태의,
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to this liquid Kevlar, to this natural Kevlar.
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천연 케블러로 가는지를 알고싶어합니다.
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So the insight
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정확히는
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is how do you actually reverse engineer this
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어떻게 이것을 역설계해서,
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and go from cocoon to gland
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누에고치에서 시작해서
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and get water and protein that is your starting material.
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분비선을 거쳐 시작 물질인 물과 단백질을 얻어내는가하는 것입니다.
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And this is an insight
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이 통찰력은
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that came, about two decades ago,
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함께 일한 것이 행운이라고 생각하는
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from a person that I'm very fortunate to work with,
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20년전부터 함께 일해온 데이빗 카플란으로부터
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David Kaplan.
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온 것입니다.
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And so we get this starting material.
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여기 시작물질이 있습니다.
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And so this starting material is back to the basic building block.
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이 물질은 다시 기본 구성 요소로 돌아갑니다.
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And then we use this to do a variety of things --
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그리고 우리는 이것을 여러가지에 사용합니다
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like, for example, this film.
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–예를 들어 필름에요.
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And we take advantage of something that is very simple.
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우리는 무척 간단한 장점을 얻습니다.
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The recipe to make those films
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이 필름을 만드는 방법은
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is to take advantage of the fact
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단백질이 그들이 하는 일을
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that proteins are extremely smart at what they do.
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굉장히 영리하게 한다는 점을 이용합니다.
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They find their way to self-assemble.
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단백질은 스스로 조립합니다.
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So the recipe is simple: you take the silk solution, you pour it,
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방법은 간단합니다: 실크 용액을 가지고, 부어서,
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and you wait for the protein to self-assemble.
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단백질이 스스로 조립하길 기다리는 겁니다.
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And then you detach the protein and you get this film,
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그리고 단백질을 분리하면 이 필름을 얻는거죠.
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as the proteins find each other as the water evaporates.
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물이 증발함에 따라 단백질이 서로를 발견합니다.
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But I mentioned that the film is also technological.
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사실 필름 또한 기술적인 것입니다.
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And so what does that mean?
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무슨 말이냐고요?
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It means that you can interface it
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제 말은 기술에선 전형적인,
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with some of the things that are typical of technology,
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마이크로 전자 공학이나, 나노 크기의 기술
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like microelectronics and nanoscale technology.
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같은 것들과 접속할 수 있다는 겁니다.
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And the image of the DVD here
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여기 DVD의 이미지는
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is just to illustrate a point
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실크가 표면에 무척
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that silk follows very subtle topographies of the surface,
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미묘한 지형들을 따른 다는 것을 보여드리기 위함입니다.
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which means that it can replicate features on the nanoscale.
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실크가 나노 규모를 복제 할 수 있다는 의미죠.
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So it would be able to replicate the information
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그렇기 때문에 DVD위에 정보들을
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that is on the DVD.
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복제할 수 있겠구요.
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And we can store information that's film with water and protein.
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우리는 이 필름 정보를 물과 단백질과 함께 저장할 수 있습니다.
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So we tried something out, and we wrote a message in a piece of silk,
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우리는 실크 조각에 메세지를 썼습니다.
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which is right here, and the message is over there.
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여기 이것에 말이죠. 메세지도 이 위에 있습니다.
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And much like in the DVD, you can read it out optically.
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DVD처럼, 시각적으로 읽을 수 있습니다.
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And this requires a stable hand,
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안정적인 손이 필요하기 때문에,
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so this is why I decided to do it onstage in front of a thousand people.
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천명의 관객들 앞에서 오늘 보이기로 한 것입니다.
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So let me see.
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한번 봅시다.
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So as you see the film go in transparently through there,
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보시다시피 필름은 저기를 통해 투명하게 가고,
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and then ...
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그다음엔…
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(Applause)
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(짝짝짝)
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And the most remarkable feat
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그리고 가장 놀라운 공은
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is that my hand actually stayed still long enough to do that.
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제 손이 이 일을 할 수 일도록 오랫동안 가만히 있었다는 사실입니다.
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So once you have these attributes
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이 물질에 이런 속성들이
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of this material,
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있는 이상
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then you can do a lot of things.
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우리는 많은 것들을 할 수 있습니다.
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It's actually not limited to films.
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필름으로 제한되는 것이 아니죠.
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And so the material can assume a lot of formats.
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이 물질은 많은 형태를 가질 수 있습니다.
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And then you go a little crazy, and so you do various optical components
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그리고 약간 광적으로 가면, 여러가지 시각적 요소를 하거나,
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or you do microprism arrays,
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러닝화에 있는 반사원단 테잎같은,
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like the reflective tape that you have on your running shoes.
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아주 작은 프리즘을 배열할 수 있습니다.
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Or you can do beautiful things
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아니면 아름다운 것들도 가능합니다.
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that, if the camera can capture, you can make.
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카메라가 잡아낼 수 있는지 모르겠군요.
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You can add a third dimensionality to the film.
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필름에 3차원을 더할 수도 있습니다.
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And if the angle is right,
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각도만 맞다면,
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you can actually see a hologram appear in this film of silk.
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이 실크 필름에서 나타나는 홀로그램을 볼수 있습니다.
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But you can do other things.
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다른 것도 가능합니다.
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You can imagine that then maybe you can use a pure protein to guide light,
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어쩌면 단백질을 이용해 빛을 안내했다고 상상할 수도 있어,
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and so we've made optical fibers.
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광섬유를 만들게 되었습니다.
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But silk is versatile and it goes beyond optics.
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실크는 다재다능해 광학을 넘어갑니다.
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And you can think of different formats.
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다른 양식들을 생각할 수 있습니다.
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So for instance, if you're afraid of going to the doctor and getting stuck with a needle,
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예를 들어, 의사를 보러가기 두렵고 바늘에 찔렸을 때, 마이크로 사이즈의
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we do microneedle arrays.
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바늘을 배열할 수 있습니다.
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What you see there on the screen is a human hair
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화면에 보이는 것은 실크로 만든, 바늘에 덧붙여진
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superimposed on the needle that's made of silk --
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사람의 머리카락입니다.
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just to give you a sense of size.
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사이즈를 가늠하기 위해서요.
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You can do bigger things.
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더 큰 것들도 가능합니다.
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You can do gears and nuts and bolts --
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슈퍼에서 살 수 있는
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that you can buy at Whole Foods.
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기어, 너트, 볼트도 가능합니다.
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And the gears work in water as well.
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기어는 물에서도 잘 작동합니다.
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So you think of alternative mechanical parts.
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295000
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대체 가능한 기계 부분들을 생각해 보십시오.
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And maybe you can use that liquid Kevlar if you need something strong
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아니면, 예를 들어 말초 정맥, 또는 뼈 전체를 대체할
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to replace peripheral veins, for example,
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강한 것이 필요하다면,
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or maybe an entire bone.
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액체 캐블러를 이용할 수 있습니다.
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And so you have here a little example
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여기에 작은 해골의
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of a small skull --
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예를 보지요.
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what we call mini Yorick.
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우리는 작은 요릭(Yorick)이라 부르죠.
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(Laughter)
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(하하)
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But you can do things like cups, for example,
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314000
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컵같은 것도 가능합니다. 만약
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and so, if you add a little bit of gold, if you add a little bit of semiconductors
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약간의 금을, 약간의 반도체를 더한다면
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you could do sensors that stick on the surfaces of foods.
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음식 표면에 붙는 센서로도 사용 가능합니다.
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You can do electronic pieces
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접고 쌀 수 있는
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that fold and wrap.
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전자 조각들도 만들 수 있고요.
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Or if you're fashion forward, some silk LED tattoos.
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327000
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유행에 앞서자 한다면, 실크 LED 문신도 가능합니다.
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So there's versatility, as you see,
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물질 구성 방식에서, 실크로는
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in the material formats,
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정말 다양한 것들을
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that you can do with silk.
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할 수 있는 겁니다.
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But there are still some unique traits.
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몇가지 독특한 특징도 있습니다.
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I mean, why would you want to do all these things for real?
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제 말은, 이런 모든 것들을 진짜로 왜 하겠습니까?
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I mentioned it briefly at the beginning;
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처음에 짧게 설명했죠;
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the protein is biodegradable and biocompatible.
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단백질은 자연 분해하고 인체에도 적합하다구요.
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And you see here a picture of a tissue section.
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이것은 조직 부분의 그림입니다.
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And so what does that mean, that it's biodegradable and biocompatible?
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자연 분해하고 생체에 적합하단게 무슨 말일까요?
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You can implant it in the body without needing to retrieve what is implanted.
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나중에 다시 뺄 필요 없이 몸에 단백질을 주입할 수 있습니다.
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Which means that all the devices that you've seen before and all the formats,
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그동안 본 모든 기기들과 서식들은, 원칙적으로,
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in principle, can be implanted and disappear.
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3000
심어진 후 사라질 수 있다는 겁니다.
06:18
And what you see there in that tissue section,
145
363000
2000
저기에 조직 부분에 보이는 것은,
06:20
in fact, is you see that reflector tape.
146
365000
3000
사실, 반사 테잎을 보는겁니다.
06:23
So, much like you're seen at night by a car,
147
368000
3000
밤에 차에서 볼수 있는 것처럼,
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then the idea is that you can see, if you illuminate tissue,
148
371000
3000
만약 조직을 비추게 되면,
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you can see deeper parts of tissue
149
374000
2000
실크로 만든 반사 테잎이 있기 때문에
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because there is that reflective tape there that is made out of silk.
150
376000
2000
조직의 깊숙한 부분을 볼 수 있게 됩니다.
06:33
And you see there, it gets reintegrated in tissue.
151
378000
2000
보시다시피, 조직 내에서 테잎은 다시 통합됩니다.
06:35
And reintegration in the human body
152
380000
2000
몸안에 이런 통합만이
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is not the only thing,
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382000
2000
전부가 아닙니다.
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but reintegration in the environment is important.
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384000
3000
이런 것은 환경적으로도 중요합니다.
06:42
So you have a clock, you have protein,
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387000
2000
시계가 있고, 단백질이 있으면,
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and now a silk cup like this
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389000
2000
이제 이런 실크 컵은
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can be thrown away without guilt --
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391000
3000
죄책감 없이 버릴 수 있는겁니다.
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(Applause)
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394000
7000
(짝짝짝)
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unlike the polystyrene cups
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401000
3000
불행히도 매일 쓰레기장에 채워져가는
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that unfortunately fill our landfills everyday.
160
404000
3000
폴리스티렌 컵과는 다른것이죠.
07:02
It's edible,
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407000
2000
먹을수 있고,
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so you can do smart packaging around food
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409000
2000
음식과 함께 요리 할 수 있게
07:06
that you can cook with the food.
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411000
2000
똑똑한 포장을 할 수 있습니다.
07:08
It doesn't taste good,
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413000
2000
맛은 없어서,
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so I'm going to need some help with that.
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415000
2000
그 쪽으론 도움이 필요하겠네요.
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But probably the most remarkable thing is that it comes full circle.
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417000
3000
어쩌면 가장 놀라운 것은, 실크가 완전히 순환한다는 겁니다.
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Silk, during its self-assembly process,
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420000
2000
직접 조립하는 동안, 실크는
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acts like a cocoon for biological matter.
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422000
2000
생물학적 상태로 누에고치처럼 작용합니다.
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And so if you change the recipe,
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424000
2000
만약 방법을 바꾼다면,
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and you add things when you pour --
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426000
2000
액체 실크 용액에
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so you add things to your liquid silk solution --
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428000
2000
어떤 것들을 더하고—
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where these things are enzymes
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430000
2000
효소나 항체,
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or antibodies or vaccines,
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3000
백신같은 것들을요,
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the self-assembly process
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435000
2000
자가 조립 과정은 이런
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preserves the biological function of these dopants.
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437000
3000
도펀트(dopant)의 생물학적 기능을 보존합니다.
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So it makes the materials environmentally active
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3000
그래서 실크를 환경적으로 활동적이고
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and interactive.
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443000
2000
상호적이게 만듭니다.
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So that screw that you thought about beforehand
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445000
2000
이전에 생각했던 나사는
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can actually be used
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447000
2000
사실 뼈를 붙이는데
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to screw a bone together -- a fractured bone together --
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449000
3000
사용 될 수 있습니다 – 골절된 뼈를 붙이는데요.
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and deliver drugs at the same,
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452000
2000
그리고 뼈가 치료되는 것과
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while your bone is healing, for example.
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454000
3000
동시에, 약을 전달할 수 있습니다.
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Or you could put drugs in your wallet and not in your fridge.
183
457000
3000
아니면 냉동실이 아니라 지갑 안에 약을 널 수도 있습니다.
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So we've made a silk card
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3000
페니실린이 들어있는
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with penicillin in it.
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463000
2000
실크 카드를 만들었습니다.
08:00
And we stored penicillin at 60 degrees C,
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465000
2000
그리고 그것을 섭씨 60도,
08:02
so 140 degrees Fahrenheit,
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467000
2000
화씨 140도에 두달동안 보관해,
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for two months without loss of efficacy of the penicillin.
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469000
3000
페니실린의 효과를 잃지 않게하며 보관했습니다.
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And so that could be ---
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472000
2000
그러니 그건 –
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(Applause)
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474000
4000
(짝짝짝)
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that could be potentially a good alternative
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478000
2000
그건 잠재적으로, 태양 열로 냉장 보관하는
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to solar powered refrigerated camels. (Laughter)
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480000
3000
낙타의 좋은 대안이 될 수 있겠습니다.
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And of course, there's no use in storage if you can't use [it].
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483000
3000
당연히, 사용할 수 없다면, 저장하는 의미가 없겠죠.
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And so there is this other unique material trait
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486000
4000
이런 물질들은 다른 독특한 물질 특성이 있습니다.
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that these materials have, that they're programmably degradable.
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490000
3000
분해하는 것을 설정 할 수 있는 겁니다.
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And so what you see there is the difference.
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493000
2000
다른점이 있는겁니다.
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In the top, you have a film that has been programmed not to degrade,
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495000
3000
위에는, 분해하지 않게 프로그램 된 필름이 있고,
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and in the bottom, a film that has been programmed to degrade in water.
198
498000
3000
밑에는 물에 분해되게 만든 필름이 있습니다.
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And what you see is that the film on the bottom
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501000
2000
밑에 있는 필름은 속에 들어 있던 것을
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releases what is inside it.
200
503000
2000
내놓는 다는 것을 알 수 있습니다.
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So it allows for the recovery of what we've stored before.
201
505000
3000
우리가 전에 저장했던 것을 되찾게 해주는 겁니다.
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And so this allows for a controlled delivery of drugs
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508000
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이것은 약을 배달하는 것을 조정할 수 있게 하고,
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and for reintegration in the environment
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그동안 보신 모든 서식으로
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in all of these formats that you've seen.
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514000
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환경에서 다시 통합되게 합니다.
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So the thread of discovery that we have really is a thread.
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516000
3000
우리가 발견한 가닥은 진짜 실의 가닥인 겁니다.
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We're impassioned with this idea that whatever you want to do,
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519000
3000
우리가 하고싶은 것이 뭐든, 정맥이나 뼈를 대체하게 하거나,
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whether you want to replace a vein or a bone,
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522000
2000
마이크로 전자 공학에서 더 지속할 수 있게 하거나,
08:59
or maybe be more sustainable in microelectronics,
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524000
3000
어쩌면 커피를 마신 후
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perhaps drink a coffee in a cup
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그 컵을 죄책감없이 버리거나,
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and throw it away without guilt,
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529000
2000
주머니 속에 약을 가지고 다니거나,
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maybe carry your drugs in your pocket,
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531000
2000
몸 속으로, 또는 사막을 지나
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deliver them inside your body
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533000
2000
약을 전달하는 것의 해답이
09:10
or deliver them across the desert,
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535000
2000
이 실크 가닥에 있을지도
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the answer may be in a thread of silk.
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537000
2000
모른다는 것에 우리는 감동받은 겁니다.
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Thank you.
215
539000
2000
감사합니다.
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(Applause)
216
541000
18000
(짝짝짝)
ABOUT THE SPEAKER
Fiorenzo Omenetto - Biomedical engineerFiorenzo G. Omenetto's research spans nonlinear optics, nanostructured materials (such as photonic crystals and photonic crystal fibers), biomaterials and biopolymer-based photonics. Most recently, he's working on high-tech applications for silk.
Why you should listen
Fiorenzo Omenetto is a Professor of Biomedical Engineering and leads the laboratory for Ultrafast Nonlinear Optics and Biophotonics at Tufts University and also holds an appointment in the Department of Physics. Formerly a J. Robert Oppenheimer Fellow at Los Alamos National Laboratory before joining Tufts, his research is focused on interdisciplinary themes that span nonlinear optics, nanostructured materials (such as photonic crystals and photonic crystal fibers), optofluidics and biopolymer based photonics. He has published over 100 papers and peer-review contributions across these various disciplines.
Since moving to Tufts at the end of 2005, he has proposed and pioneered (with David Kaplan) the use of silk as a material platform for photonics, optoelectronics and high-technology applications. This new research platform has recently been featured in MIT's Technology Review as one of the 2010 "top ten technologies likely to change the world."
Fiorenzo Omenetto | Speaker | TED.com