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자연이 선물하는 기술-생체 모방 기술

2015년 10월 27일

이중기 중킹 24 화학공학 "어려운 것은 쉽게, 쉬운 것은 더 쉽게. 재미있고 정확한 정보들을 전달할 에디터 중킹입니다 :)생체 모방 기술이라고 들어보셨나요? 생체 모방 공학이라고도 불리는 이 기술은 처음 들으면 어려워 보이지만 잘 생각해보면 그렇게 복잡한 단어가 아니랍니다. 쉽게 말해 자연에서 영감을 받아 연구한 기술을 말하는데요. 그중에 잘 알려진 기술이 바로 위에서 보시는 일본의 ‘신칸센’ 입니다. 빠른 속도로 물속으로 뛰어드는 물총새에 착안하여 출발이나 도착 시에 발생하는 굉음을 줄인 신칸센을 설계할 수 있었다고 합니다. 오늘은 생체 모방 기술 활용 사례를 함께 알아볼까요?


먹지 마세요, 기술에 양보하세요-홍합

홍합 족사의 접착 원리

(우측)홍합 족사의 접착 원리ⓒwikipedia.org

다양한 요리로 사랑받는 홍합! 홍합은 물속에서 배나 바위에 달라붙어 살아가죠. 물속에 있는데도 불구하고 미끄러운 바위나 강한 파도에 꿈쩍하지 않습니다. 이는 홍합에서 나오는 족사 덕분인데요. 족사를 이용한 접착 단백질을 분비해 단단히 붙어있을 수 있다고 합니다. 이 현상에 관심을 가진 한 연구진이 수술용 조직 접착제를 만들기 시작했어요.

홍합 의료 접착제 원리

홍합 의료 접착제 원리ⓒ해양수산부 홈페이지

홍합의 족사에서 착안한 의료 접착제는 청색광을 쏘았을 때 젤리 형태로 변화하게 되고 천연 접착 성분을 지니게 되었습니다. 또 바다 갯지렁이의 생태에서 영감을 받아서 몸속에서도 빈틈없이 상처 부위를 막을 수 있도록 만들었다고 합하는데요. 홍합의료접착제는 기존의 상처 봉합 방법에 비해 효과가 뛰어나고, 사후에도 상처가 남지 않는다고 합니다.

선비만 쓰는 게 아니다, 삿갓을 쓴 삿갓조개와 생체 모방 기술

삿갓조개의 형태

(좌측) 삿갓조개의 형태ⓒwikipedia

최근 미국 연구진은 삿갓조개에 빛을 비추면 푸른 선이 나타났다가 어두워지면 흐릿하게 사라지는 현상을 발견했다고 해요. 삿갓조개 껍데기 단면을 전자 현미경으로 보니 표면 바로 밑에 있는 이중 탄산칼슘 구조가 푸른 선을 만드는 것을 확인했는데요. 지그재그 층에서 파란빛을 반사해 우리 눈엔 푸른 선이 보이고 그 아래 공 모양의 둥근 층이 다른 색의 빛을 모조리 흡수해 푸른 선을 더 밝게 만드는 원리임이 밝혀졌다고 해요.

이는 무기물 구조를 갖는 성분을 이용해서 색깔을 달리 낸다는 사실을 최초로 밝힌 것이라고 합니다. 이 구조를 이용해서 별도 조명 없이도 밝은 디스플레이를 만드는 데 이용할 수 있다고 해요. 그렇게 해서 투명 디스플레이와 미러 디스플레이를 만들 수 있는 초석이 되었답니다.

투명 디스플레이

투명 디스플레이ⓒLG전자, flickr.com

또 삿갓조개의 이빨은 지금까지 자연계의 생물체에서 발견된 것 가운데 가장 단단한 물질로 구성돼 있다고 밝혀졌어요. 삿갓조개는 먹이인 조류를 바위에서 갉아먹기 위해 1mm 이하의 아주 작은 이빨을 가지고 있다고 해요. 삿갓조개의 주 먹이가 바위에 단단하게 붙어있어서 이빨도 단단하게 진화한 것이라고 합니다.

삿갓조개의 이빨은 매우 단단한 침철석[FeO(OH)] 섬유로 구성되어 있어요. 삿갓조개는 이 침철석을 자연에 존재하는 섬유의 일종인 키틴(Chitin)으로 접착시켜 무게 대비 가장 튼튼한 물질로 생각했던 거미줄보다 더 가볍고 단단한 구조를 만들 수 있는데요. 이 구조를 자동차, 항공기, 선박 같은 다양한 곳에 이용할 수 있다고 예측합니다.

삿갓조개 이빨단면+ 침철석

(좌측)삿갓조개 이빨ⓒUniversity of Portsmouth (우측) 침철석ⓒwikipedia

사오정이 뿜는 나방, 이런 기술이?

나방의 형태

나방의 형태ⓒwikipedia.org

고양이의 눈이 밤에 반짝 빛나는 것을 보셨나요? 야생동물들의 동공이 밤에 빛나는 것과는 달리 나방이 가진 동공은 빛의 반사를 대폭 줄일 수 있는 각막을 갖고 있어 빛나지 않습니다. 나방 눈 표면에는 200~300nm의 미세한 돌기가 질서 정연하게 배열되어 있어 빛의 반사를 최소화할 수 있다고 합니다. 이러한 나방의 눈 구조에 착안해 기존 35%만큼 반사하던 빛을 3% 이하로 줄인 실리콘 태양전지를 개발할 수 있는 초석을 마련했다고 합니다.

생체모방기술, 식물도 활용될 수 있다! 도꼬마리

도꼬마리

도꼬마리ⓒwikimedia.org

거창한 과학기술이 아니더라도 자연 현상을 통해 편리한 일상생활이 가능해진 예도 있답니다. 도꼬마리는 우리 모두에게 생소한 식물이죠. 이 식물은 번식할 때 씨앗에 있는 미세한 갈고리를 동물의 몸에 붙이고, 동물이 이동하면서 그 씨앗을 뿌리게 되죠. 이 부분에 영감을 받아 걸 수 있는 갈고리 형태의 재질과 붙일 수 있는 섬유 같은 재질을 만들었고, ‘벨크로’라고 불리는 일명 ‘찍찍이’가 탄생하게 되었습니다.

 

자연이 주는 선물. 앞으로 어디에서 영감을 받아 어떤 것이 탄생할지 기대되지 않나요? 주위의 자연을 둘러보세요! 당신의 상상력에 달려있답니다.

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