생체모방공학 4탄 ; 전복과 지문 및 낙하산 - 10월 29일
전복죽 좋아하시나요?^^ 냄비에 참기름을 두르고 얇게 저민 전복 살을 볶다가 2시간동안 불린 쌀을 갈아 놓은 것을 같이 볶아 물을 부어 푹 끓이면...^^;; 우리들은 대개 전복의 그 맛있는 속살에 관심이 많겠지만 오늘은 특별히 전복의 껍질 속에 숨겨져 있는 놀라운 하나님의 창조의 손길을 어떻게 사람들이 응용했는가를 먼저 살펴보도록 하겠습니다.
전복 껍질은 사람이 만든 가장 단단한 세라믹보다도 훨씬 더 강하답니다. 그래서, 전 세계적으로 이 전복 껍질에 대해서 여러 연구가 이루어졌는데요, 미국의 워싱턴 대학교의 연구팀은 전복껍질의 분자 배열을 분석해서 전투에 사용되는 탱크의 철갑을 만들어냈다고 합니다. 그리고 일본 통산성 공업기술원 오사카 공업기술연구소에서는 껍질의 구조를 모방해서 새로운 세라믹을 개발했답니다. 한편 미국, 산디아국립연구소(Sandia National Laboratories)의 앨런 셀린저(Alan Sellinger)와 제프 브링커(Jeff Brinker)는 1998년 7월 16일자 네이처지에 전복 껍질에 관한 흥미로운 연구를 발표했는데요. 바로 전복이 강력한 껍질을 만드는 방법을 찾아낸 것이랍니다. 전복 껍질이 그토록 강도가 높을 수 있는 비밀은 부피로 99%를 차지하는 단단한 *아라고나이트(CaCO3)층과 1%의 유연하고 완충적 성질을 갖는 천연 생물고분자물질(biopolymers)이 반복적으로 층을 이루는 구조에 있답니다. 그래서, 탄산칼슘 층에 균열(cracks)이 생기면 이 균열을 부드러운 고분자 층이 막아줌으로써 균열이 쉽사리 다음 탄산칼슘 층으로 전달되지 않는 것이지요. 이러한 구조덕분에 성분물질보다 2배나 더 견고하고 1,000배나 더 강한 전복껍질이 되는 것이랍니다.
따라서, 앨런과 제프는 과학적으로 친수성(hydrophilic; water-loving)과 소수성(hydrophobic; water-hating) 부분을 양쪽 다 가지고 있는 세제분자가 자연발생적으로 교질입자(micelles)라고 불리는 구형의 분자집합체를 형성하는 성질에 근거해서 이러한 각각의 무기물과 유기물 층을 손쉽게 몇 초 내에 형성하도록 해주는 액체를 개발했답니다.
이러한 개발로 말미암아 견고하고 단단하며 시각적으로 투명한 코팅제가 빠르게 형성되므로, 자가용의 마무리손질이나 다양한 도구와 안경렌즈의 코팅제로 응용될 수 있겠지요?
그럼, 이제 자동차 타이어로 한번 넘어가볼까요? 아시다시피, 자동차 타이어는 전체가 작은 홈들로 패어져 있는데, 이것은 인간의 손가락의 지문을 모방하여 그렇게 만든 것입니다. 우리의 육안으로는 지문의 미세한 홈이 별로 드러나게 여겨지지 않지만 현미경을 통하여 보면 아주 확연하게 드러난답니다. 이 홈 덕분에 마찰력에 의해 우리가 물건을 꽉 잡을 수 있고, 또한 물건이 손에서 쉽게 미끄러지는 것을 방지할 수 있는 것이랍니다.
또, 군대에서 많이 사용하는 낙하산은 무엇을 모방해서 만들어낸 것일까요? 바로, 식물들이 씨앗을 퍼뜨릴 때의 낙하기법으로부터 아이디어를 얻은 것이랍니다.
대표적인 예로 민들레의 경우, 씨방에는 갓 털이 나 있기 때문에 땅에 쉽게 내려앉지 않기 때문에 바람이 불면 아주 먼 곳까지 날아갈 수가 있는 것입니다. 게다가 따뜻한 공기가 상승기류를 형성할 때 씨앗을 위쪽으로 끌어올려 주므로 고층 건물의 난간에서도 민들레가 자라는 것을 볼 수 있게 된답니다.
창조퀴즈> 자동차 타이어는 어떤 하나님의 창조설계로부터 아이디어를 얻은 것일까요?^^
* 아라고나이트 : 백색, 황색, 회색의 사방정계의 광물로 화학식은 CaCO3이다. 방해석과 동질이상이고, 방해석에 비해 밀도와 경도가 높고 벽개는 덜 발달하였다.
** 고분자(polymer) : 수많은 저분자량(일반적으로 최소한 100) 단위들이 화학결합으로 연결되어 이루어진 분자량 10,000 이상의 물질. (대부분 고체)
