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차세대 리더는 식물과 동물이다!
(Follow the Leader: Plants and Animals)
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   공학적 문제에 대한 해결책이 필요한가? 당신 주위의 식물과 동물을 살펴보면 될 것이다. 그것이 바로 점점 더 많은 과학자들이 하고 있는 일이다.

효과적인 물의 제거 : 연꽃 잎(lotus leaves)과 도마뱀붙이 발가락(gecko toes)은 매우 효과적으로 물을 떨어내기 때문에, 깨끗하고 건조한 상태를 늘 유지한다. 그들은 나노미터 크기의 구조를 지니고 이것을 수행한다. BBC News는 호주의 화학연구 팀이 연꽃 잎과 도마뱀붙이 발을 모방해서 어떻게 '물에 젖지 않는' 초소수성 표면(super-hydrophobic surface)을 만들 수 있었는지를 보도하고 있었다. 짧은 비디오 클립은 어떻게 물이 표면에서 구슬처럼 떨어지는 지를 보여주고 있다. 이 기술은 성능 좋은 우의(raincoat)와 스스로 세탁되는 직물의 제조를 이끌 수 있을 것이다.

나비의 청색날개의 모방 : Nature News는 한국의 연구팀이 몰포나비(Morpho butterfly) 날개의 미세구조를 성공적으로 모방하여, 곤충이 날아갈 때 여러 각도에서 볼 수 있는 동일하게 빛나는 청색을 만들 수 있었다고 보도했다. 그 나비는 규칙적 간격의 마루(ridges)와 임의성을 조합하여 사용하고 있었다 : ”그 마루의 촘촘한 반-임의적인(semi-random) 배열은 나비의 날개가 광범위한 시야 각도에 걸쳐서 밝게 보이도록 한다”는 것이다. 한국의 연구팀은 ”실리카 마이크로스피어(silica microspheres)를 표면에 침전시키고, 다음에 그 위로 이산화티타늄(titanium dioxide)과 이산화규소(silicon dioxide)의 분무 층을 만들었다. 그 결과 필름(film)은....균일한 청색을 만들어내는 규칙성과 무질서의 적절한 혼합을 가지게 되었다”고 Nature 지는 밝혔다.

전자 코 : 미국 물리학 연구소(American Institute of Physics)의 연구 결과에 의하면 전자 코(electronic nose)의 실현이 가까워 오고 있다. 그들은 전기를 전도하는 탄소 나노튜브(nanotubes)에서 특정 화학물질에 반응하도록 DNA 분자를 특별히 설계하여 위치시켰다. PhysOrg 지는 ”연구자들의 다음 관심은 후각수용체로서 동일한 역할을 수행하는 많은 개개의 DNA에 기초한 센서들로 구성된 실제적 전자 코와 유사한 것을 만드는 것”이라고 말했다. 생물학적 코에서는 다양한 화학물질들이 (암호를 통해 입력신호들이 확장 압축되어) 단일 회로에 의해 분화될 수 있다. 전자 코는 1:1 형식의 신호를 사용하는 것으로 나타났다.

스파이더맨 : 정원의 거미(spiders)가 만들어내는 드레그라인 거미줄(dragline silk, 그물망을 지지대에 묶는 거미줄)은 그것을 정말로 모방하고 싶어하는 과학자들을 계속 당황시키는 재료가 되고 있다. 문제는 그 거미줄의 약 10%는 질서정연하고, 90%는 무질서하기 때문이다. 아르곤 국립연구소(Argonne National Lab)의 연구원들은 단서를 찾기 위해 그 무질서한 부분을 조사하였고, ”거미줄의 미스터리를 해결했다”고 PhysOrg 지는 보도했다. 한 연구자는 그 거미줄의 ”무정형 부분은 매우 복잡한 단백질들로 구성되어 있었다”고 말했다. 또 다른 연구자는 ”실크를 만들 때, 인간은 그 재료의 질적인 측면에서 자연보다 훨씬 뒤떨어져 있다”고 밝혔다. 거미 실크의 미스터리를 해결함으로써, 신축성과 강도를 지닌 놀라운 신제품을 시장에 내놓을 수 있을 것이라는 것이다. 다른 연구팀은 또 다른 ‘이상적인’ 재료를 얻기 위해 누에(silkworms)를 연구하고 있다고 PhysOrg 지는 밝혔다. 그 장점을 생각해 보자 : ”거미와 곤충에 의해 만들어지는 자연의 실크는 온화한 조건 하에서 만들어진다. 일상적인 온도, 일상적인 압력, 용매로서 물의 이용 등이다. 이것은 확실히 미래의 섬유를 디자인하고 만들 때, 우리가 반드시 모방해야하는 것이다.”

오징어를 모방한 옷 : 색깔이 빠르게 변하는 옷을 입는다면 멋지지 않을까? 오징어, 문어,  갑오징어는 이러한 기술을 쉽게 사용하고 있다. 브리스톨 대학(University of Bristol)의 엔지니어들은 ‘그것을 만들고 있다’고 Science Daily 지는 보도했다. 그들은 오징어와 제브라피시(zebrafish)처럼 놀라운 위장술을 가진 동물들을 모방하여, 스위치로 색깔이 변환될 수 있는 인공근육을 만들었다는 것이다. 오징어와 제브라피시에 있는 색소체(chromatophores)를 모방하여, 연구팀은 전기회로에 연결된 폴리머로 구성된 인공 옷을 개발했다. 이것은 자연의 위장술을 흉내낼 수 있는 ”현명한 옷'을 만들어서, 미래의 언젠가는 군인들이 변화하는 환경 속으로 보이지 않게 할 수도 있다는 것이다. 연구팀의 리더인 조나단 로시터(Jonathan Rossiter)는 ”우리는 자연의 디자인으로부터 영감을 얻어, 동일하게 시각적 효과를 인상적으로 변환시킬 수 있는 인공근육을 개발하고 있다”고 말했다.

철로 위를 걷기 : 영국의 과학자들은 미세소관(microtubules)을 따라 짐을 운반하는 세포내 분자기계로부터 영감을 받아, 분자선로와 그것을 따라 움직일 수 있는 두 다리의 '보행보조기” 분자를 개발해 왔다. ”그것은 실제 기계와 비교하면 막대기 모양으로 어색합니다. 그러나 이제부터 시작입니다”라고 PhysOrg 지는 보도하고 있었다.

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만약 과학자들이 지적설계(intelligent design)를 사용하여 생물에 들어있는 것을 모방한 물질과 기계들을 만들어냈다면, 인공적인 것보다 뛰어난 생물의 기관과 구조들이 어떻게 지적이지도 않고, 목적도 없고, 방향도 없는, 지시되지 않은, 무작위적인 과정들에 의해서, 우연히 어쩌다 생겨날 수 있었겠는가? 대신에 그것들은 지적설계의 산물이라고 추론하는 것은 합리적이지 않겠는가?

이들 논문의 어디에도 진화에 대한 어떠한 언급도 없었다. 이것은 급격히 발전하는 생체모방공학(biomimetics) 분야에서 진화론은 쓸모가 없는 것임을 다시 한번 보여주고 있었다. 다윈의 ‘만물 우연의 법칙’이 인류에 공헌한 것이 있다고 말할 수 있는 사람이 누가 있겠는가?

 

출처 : CEH, 2012. 5. 7.
URL : http://crev.info/2012/05/follow-the-leader-plants-and-animals/
번역자 : 문흥규

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