생체모방공학이 삶에 미치는 영향

생체모방공학이란?
동물과 식물에게 가르침을 받아 다양한 생물의
설계상의 특징을 연구하고 모방하여 새로운 재품을 개발하거나 이미 사용되고 있는 재품의 성능을
향상하기 위해 노력하는 학문을 말합니다.

그러면 어떠한 동물과 생물들을 통해
과학자들과 기술자들은 무엇을 만들었는지
포스팅해 보겠습니다~😁😁

1. 고래의 지느러미

다 자란 혹등고래는 몸무게가 30톤가량으로
짐을 잔뜩 실은 트럭만큼이나 무거우며,
비교적 뻣뻣한 몸에 날개처럼 생긴 커다란
가슴지느러미가 달려 있습니다.
몸의 길이가 12미터 정도 되는 이 동물도
물속에서는 놀라우리만큼 민첩합니다.
예를 들어, 혹등고래는 먹이를 잡을 때
먹잇감인 갑각류나 물고기들 아래에서
나선형으로 헤엄쳐 올라가면서 계속 거품을
뿜어냅니다.
이 거품은 지름이 1.5미터가량 되는
그물과 같은 역할을 하여 먹잇감을
수면 쪽으로 몰아갑니다.
그런 다음, 고래는 잘 차려진 식사를
한입에 꿀꺽 삼킵니다.

여기서 특히 연구원들의 호기심을 자극한 것은
몸이 뻣뻣한 이 동물이 그처럼 작은 원을 그리며
돈다는 것은 불가능해 보이는데,
어떻게 그렇게 할 수 있느냐 하는 것이었습니다.
연구원들은 고래의 가슴지느러미 모양에
그 비결이 숨어 있다는 사실을 알아냈습니다.
가슴지느러미의 앞쪽 가장자리는
비행기의 날개처럼 매끄러운 것이 아니라
결절이라고 하는 돌기가 톱니 모양으로
한 줄로 돋아 있습니다.
혹등고래가 물속을 날렵하게 헤쳐 나감에 따라,
이 결절들로 인해 위로 떠오르게 하는
양력은 강해지고 앞으로 나아가는 데
방해가 되는 항력은 약해집니다.
어떻게 그러한 현상이 나타나게 됩니까?

「자연사」(Natural History)라는 잡지의
설명에 따르면, 가슴지느러미 위를 스치며
지나가는 물은 결절로 인해 속도가 빨라지면서
일정하게 회전하는데, 심지어 고래가 매우
가파르게 상승할 때에도 그러합니다.
가슴지느러미의 앞쪽 가장자리가 매끄럽다면,
가슴지느러미 뒤에서 물살이 흐트러지고
소용돌이가 생겨 양력이 발생하지 않기 때문에
그처럼 작은 나선형을 이루며 상승하지
못할 것입니다.

이러한 원리를 어떤 실용적인 분야에
응용할 수 있습니까?
그러한 구조를 바탕으로 항공기 날개를
제작하면 보조 날개를 비롯하여 공기의 흐름을
변화시키는 데 필요한 기계 장치가 분명히
줄어들 것입니다.
그러한 날개는 안전성이 더 뛰어나고
유지 보수도 더 용이할 것입니다.

2. 갈매기의 날개

갈매기는 날개의 관절들을 구부려서
멋진 곡예비행을 선보입니다.
날개를 접었다 폈다 할 수 있는
이러한 구조를 본떠서 만든
“24인치 크기의 항공기 시제품은 서로
연결되어 있는 금속 막대를 소형 모터로
조종해서 날개를 움직인다”- 뉴사이언티스트지
에서는 설명합니다.

정교하게 설계된 날개 덕분에
이 소형 항공기는 고층 건물들 사이에서
떠 있거나 급강하할 수 있습니다.
미(美) 공군은 대도시에서 화학 및 생물학 무기
수색용으로 사용하기 위해 그처럼 조종성이 뛰어난 항공기를 개발하려고 애쓰고 있습니다.

3. 도마뱀 붙이의 발

도마뱀붙이로 알려져 있는 작은 도마뱀은
벽을 타거나 천장에 거꾸로 매달릴 수 있는
능력을 가지고 있습니다.
도마뱀붙이는 어떻게 해서 중력을 거스르는
그러한 능력을 가지고 있는 것입니까?

도마뱀붙이가 유리처럼 매끄러운 표면에도
붙어 있을 수 있는 것은, 강모라고 하는 털처럼
생긴 미세한 구조물이 발 전체에
나 있기 때문입니다.
발에서 접착제가 분비되지는 않습니다.
그보다는 미세한 분자력을 이용합니다.
두 표면에 있는 분자들은 ‘반데르발스의 힘’이라고 하는 미세한 인력으로 인해 달라붙는데,
일반적으로 중력이 이러한 힘보다 더 강하기
때문에 사람은 손바닥을 벽에 밀착시키는
것만으로는 벽을 타고 올라가지 못합니다.
하지만 도마뱀붙이는 미세한 강모 덕분에
벽에 닿는 표면적이 증가합니다.
도마뱀붙이의 발에 무성하게 나 있는
강모로 인해 반데르발스의 힘이 강해지면,
이 작은 도마뱀의 무게를 지탱하기에
충분한 접착력이 생깁니다.

이러한 원리를 어떤 분야에 응용할 수 있나요?
도마뱀붙이의 발을 본떠서 만든 합성 물질은,
역시 자연에서 영감을 얻어 만든
벨크로(일명 찍찍이)를 대체할 수 있습니다.
「이코노미스트」지에 인용된 한 연구원의
말에 따르면, “도마뱀붙이 테이프”로 만든 물질은 “화학 접착제를 사용할 수 없는 의료 분야”에
특히 유용하게 사용할 수 있습니다.

4. 개미의 교통정리

먹이를 찾아 나선 개미는 어떻게 집으로
돌아가는 길을 찾는가?
영국의 연구원들이 알아낸 바에 따르면,
일부 개미는 냄새로 표시를 남길 뿐만 아니라
기하학을 이용하여 집을 찾아가기 쉽게
길을 만든다.
예를 들어, 파라오개미는
“집을 중심으로 사방으로 뻗어 나가면서
50도에서 60도 각도로 갈라지도록
길을 만든다”라고 「뉴 사이언티스트」 지는
보도한다. 이런 형태로 길을 만드는 것이 놀라운 이유는 무엇인가?
개미는 집으로 돌아가다가 갈림길이 나올 경우
본능적으로 각도가 가장 완만한 길을 택하는데,
그러면 반드시 집에 도착하게 된다.
그 기사에서는 이렇게 기술한다.
“갈림길이 기하학적으로 만들어진 덕분에,
개미가 복잡하게 얽힌 길을 갈 때,
특히 양 방향으로 갈 때 소통이 원활해지며
개개의 개미가 길을 잘못 들어서서 낭비하게
되는 에너지의 양이 최소화된다.”

5. 새의 나침반

많은 새들은 어떤 기상 조건에서도 장거리
이주를 아주 정확하게 해낸다.
어떻게 그럴 수 있는가?
연구가들이 알아낸 바에 따르면, 새들은
지구의 자기장을 감지할 수 있다.
하지만 지구의 “자기력선은 지역에 따라 다르며
항상 정북을 가리키지는 않는다”라고
「사이언스」 지는 기술 한다.
그런데도 이주하는 새들이 코스를 이탈하지
않는 이유는 무엇인가?
새들은 매일 저녁에 지는 해를 기준으로
체내 나침반을 수정하는 것 같다.
「사이언스」지에 따르면, 해가 지는 위치는
위도와 계절에 따라 달라지므로 새들은
“연중 어느 시기인지를 알려 주는 체내 시계”를
통해 그 차이를 보정할 수 있는 것이 분명하다고
연구가들은 생각한다.

동물들을 통해서 생체모방공학이
우리 삶에 어떻게 영향을 주고 있는지 포스팅해
보았습니다~😘😘