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나비의 날개 : 방수 옷에 영감을 불어넣다.
(Butterfly Wings: Inspiration for Waterproof Clothing?)
Brian Thomas

   물을 흘려 내리는 가장 좋은 방법은 무엇일까? 최근 Nature 지에 논문을 게재한 연구자들은 나비 날개의 작은 비늘을 모방한 놀라운 방수(water-repelling) 결과를 보고했다.[1] 이들 곤충의 날개는 놀라운 효율성으로 물에 저항한다. 이것은 섬유, 풍력 발전, 심지어 항공기 엔진에 이르기까지 모든 것들의 더 나은 설계에 영감을 불어넣고 있다는 것이다.

물은 매끄러운 표면에서 미끌어진다. 그래서 방수에 대한 연구는 일반적으로 연꽃(lotus)과 같은 식물 잎들을 주로 대상으로 하고 있었다.

이 새로운 연구에서, MIT의 공학자들은 나비의 날개에 비늘가루(scales, 인분)처럼 생긴 작은 능선(ridges)을 가진 표면을 실리콘으로 코팅했다. 그리고 이것은 이전 연꽃에 기반한 기술보다 물방울을 40% 더 빠르게 튕겨냈다.[1] 연구자들은 그들이 만든 표면과, 몰포 나비(Morpho butterfly)의 날개, 식물 잎들을 가지고 실험을 했다. 

연구의 선임 저자인 크리파 바라나시(Kripa Varanasi)는 BBC News에서 말했다. ”수년 동안 산업체들은 연꽃 잎을 모방해 왔다. 그들은 나비와 한련(nasturtiums)을 모방하는 것을 생각하기 시작해야할 것이다.”[2] 한련은 물냉이(watercress plants)의 과학적 이름이다.

연구팀은 그들이 설계한 능선을 가진 물체가 물방울과 충돌하고, 반으로 나뉘어져 구슬이 되어 떨어지는 영상을 촬영했다. 이와 같은 결과 후에 발전의 여지가 있었는가? ”우리의 연구는 단일 능선을 사용했다. 그러나 나비 날개는 교차되는 능선들을 가지고 있다. 그들은 물방울을 4개로 깨뜨렸다.” 바라나시는 말했다.[2] Nature 지의 논문 초록에 함께 게재된 비디오 클립은 이 개념의 일부를 설명해주고 있다.[3] 

물을 튕겨내는 기술에 대한 이전 연구들은 연꽃 잎에 있는 왁스 코팅을 모방하는 것에 초점을 맞추어 왔다. 아이러니하게도, 단순히 표면을 매끈하게 만드는 것은(직관적인 시도) 그 기술을 이룰 수 없었다. 나비의 날개 능선처럼 동일한 간격으로 나 있는 작은 혹들은 물이 표면에서 머무는 시간을 감소시켜서 물을 더 잘 격퇴시켰다.

이들 능선들은 정확한 크기를 가지고 있고, 물방울을 작은 구슬로 조각내어 빠르게 흩어버리는 모양을 가지고 있었다. 물방울이 빠르게 물러 갈수록, 물체는 더 건조하게 남아있을 수 있다. 이들 초소수성 표면(super-hydrophobic surfaces)을 튼튼하게 설계하고 효율적으로 생산할 수 있다면, 방수 외투나 비행기 날개와 같은 것의 제조에 혁명을 일으킬 수 있다.[2]

하나님께서 설계하신 나비 날개와 같은 구조를 더 근접하게 모방하면 할수록, 공학자들은 더 완벽한 공학적 기술을 확보할 수 있는 것이다.  


References

1.Bird, J. C. et al. 2013. Reducing the contact time of a bouncing drop. Nature. 503 (7476): 385-388.
2.Morgan, J. New waterproof surface is ‘driest ever.’ BBC News. Posted on bbc.co.uk November 20, 2013, accessed November 21, 2013.
3.Stay dry with a bounce. NatureVideo online video. Posted on nature.com, accessed November 21, 2013.

 

출처 : ICR News, 2013. 12. 13.
URL : http://www.icr.org/article/7857/
번역자 : 미디어위원회

관련 자료 링크:

1. 나비 날개의 경이로운 나노구조 (Butterfly Wings Flash Shiny Optical Tricks)
2. 발광다이오드는 나비들이 최초로 발명했다 (Butterflies Invented LEDs First)
3. 거미 털 : 완벽한 방수 표면 (Spider Hair : The Perfect Water Repellant Surface)
4. 돌고래의 매끄러운 피부를 모방한 새로운 선체 기술 (New Hull Technology a Slick Design Copy)
5. 개구리 발바닥을 모방하라! : 더러운 곳과 물속에서도 사용할 수 있는 접착 테이프 (A Sticky Solution : God Invented It First)
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