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생물권 전역에서 공학적 설계가 발견되고 있다.
: 생체모방공학의 계속되는 행진
(Engineering Designs Found Throughout the Biosphere)
CEH

    생체모방공학(biomimetics) 뉴스들은 너무도 빠르게 증가하고 있어서, 가치있는 생물 모방 사례들을 자세히 소개할 시간도 없을 정도이다.

1. 식물 잎을 모방한 광촉매제 (2013. 12. 10. PhysOrg) : 공학자들은 ”광 활성화된 수소 생산을 위해 고도로 통합된 빛-수집과 촉매 구성요소의 광촉매(photocatalyst) 구조를 구축하기 위한 생물학적으로 영감된 자가조립(self-assembly) 방법을 사용하고 있었다”. 또 다른 PhysOrg(2013. 11. 28) 지의 논문은 시아노박테리아 광합성 기계의 재구축이 얼마나 위압적인지를 보여주었는데, 그것을 시도하는 PARC는 천재적이었다는 것이다. ”그것은 매우 복잡한 데이터 분석으로, 말 그대로 수 만 개의 펩티드(peptides)를 만들어내는 것으로, Hao Zhing와 Michael Gross의 감독 하에 학생들과 연구원들이 분석에만 수개월이 걸리는 일이었다.”

2. 피부를 모방한 밧데리 (2013. 11. PNAS) : ”여기에 우리는 밧데리 전극(battery electrodes)으로 이용 가능성이 있는 생물학적으로 얻어진 색소(멜라닌 등)와 관련하여 중요한 발견들을 보고한다”. New Scientist 지의 글을 참조하라.

3. 생물 조직을 모방한 소프트 로봇 (2013. 12. 9. PhysOrg) : ”만약 내가 미래의 로봇을 생각한다면, 떠오르는 것은 크레인의 기계적인 팔이나, 내부에 시계가 작동되는 로봇이 아니라, 문어의 촉수나 코끼리의 코가 같은 로봇일 것이다. 그리고 만약 내가 극도로 작은 마이크로 로봇을 생각한다면, 물속에서 움직이는 단세포 유기체와 같은 로봇을 생각할 것이다. 미래의 로봇들은 생물체 같은 것들이 될 것이다.”

4. 바퀴벌레를 모방한 고속 로봇 (2013. 12. 5. PhysOrg) : ”그것들을 사랑하거나 혹은 미워하라. 바퀴벌레(cockroaches)는 악명 높은 탈출 예술가이며, 놀라운 속도로 도망할 수 있다”. 존스 홉킨스 대학의 공학자들은 바퀴벌레의 안테나를 모방한 인공 로봇 안테나를 만들었다.

5. 드럼스틱나무를 모방한 깨끗한 물의 생산 (2013. 12. 5. Science Daily) : 단지 아프리카 뿐만 아니라 유럽에서도 마찬가지이다. 모링가 올레이훼라(Moringa oleifera) 나무의 물 정화 특성에 대한 더 많은 좋은 뉴스들이 있다. 문자 그대로, '생명의 나무'이다. (3/09/2010 참조). ”한 연구 그룹은... 그 나무의 씨앗 물질(재료)은 오늘날 사용하는 기존의 인공 합성물질보다 더 효율적인 정화 처리를 할 수 있음을 발견했다”.

6. 박테리아에서 정치 기술을 배우기 (2013. 12. 12. Current Biology) : 세균의 바이오 필름에서 ”공공재화의 딜레마”에 대한 해결책을 발견하면서. 프린스턴 대학의 연구자들은, ”우리의 결과는 정치적 협력의 진보를 촉진하기 위해서, 세균들이 자연 서식지의 물리적 상황에 대처하기 위해 협력적 진화를 증진시키는 세균의 생리학을 배워야함을 보여주었다”고 말했다.

7. 청개구리를 모방한 전자공학 (2013. 12. 12. Science Daily) : 청개구리(tree frogs)와 딱정벌레(beetles)가 젖은 나뭇잎에 어떻게 매달리는 가를 연구한 덕분으로, ”최고급 전자장치를 위한 고품질 그라핀(High-Quality Graphene) 성장이 새로운 바이오 영감 방법으로 개발되었다”고 밝혔다.

8. 양서류 피부를 모방한 자가-치유 갑옷 (2013. 12. 12. BBC News) : ”피츠버그 대학의 공학자들은 합성 겔(synthetic gel)을 만들기 위한 모델에서, 양서류들이 자신의 몸체를 재생하는 방법을 복제했다. 그것은 결국 부러진 다리를 다시 자라도록 할 수 있게 될 것이라고 대학의 관계자는 말했다”.

9. 문어를 모방한 접착 장치 (2013. 11. 28. PhysOrg) : 문어 빨판(octopus suckers)의 소재는 해파리처럼 매우 부드러워 방수용 밀봉재 역할을 한다. 이탈리아 연구원들은 ”이 들러붙는 빨판의 속성을 파헤쳐서, 새로운 세대의 부착 장치를 만들기를 희망하고 있었다”.

10. 바다거북을 모방한 구조 로봇 (2013. 12. 6. Live Science) : ”실험실의 연구는... 바다거북과 도마뱀이 모래(마치 고체, 액체, 기체처럼 작용할 수 있는) 위를 걸을 수 있는 것처럼, 이들을 모방하여 불안전한 고르지 못한 지형을 통과해야만 하는 (예를 들면, 재해 현장에서 수색 및 구조 작업에 사용되는) 로봇의 설계와 공학기술을 지원하고 있었다” (4/29/2013 참조).

11. 열대과일을 모방한 무지개 빛깔의 옷감 생산 (2013. 11. 25. Live Science) : ”열대 딸기(Margaritaria nobilis)의 윤기 있는 피부에서 영감을 받은 새로운 무지개 빛깔의 실이 결국 근육이나 무릎의 구부러지는 곳에서 색상변화를 주는 옷으로 짜여질 것이라고 발명자들은 말했다”.

12. 생물학에서 모든 것에 이르기까지 (2013. 12. 12. PhysOrg) : 프토닉스(photonics, 빛을 이용한 정보 전달을 다루는 연구 분야)와 음소론(phonomics, 언어학에서 한 언어의 음소와 음소체계를 연구하는 학문)에 관한 이 기사들은 생물학을 말하지 않고 있다. 그러나 많은 이전의 생체모방공학 이야기들은 어떻게 나비, 새, 굴(oysters)과 다른 살아있는 생물들이 재료물질의 혁명을 고무시키고 있는 지를 보여주고 있었다(다음 목록 참조). ”거대 크기에서 나노 크기에 이르는 구조 폴리머들로 빛과 소리를 모을 수 있는 새로운 능력은 우리의 생활방식에 큰 변화를 제공할 수 있다.... 그러한 발전된 재료물질들은 컴퓨팅과 센싱(감지) 기술의 혁명뿐만 아니라, 방음건물, 방음차, 보온, 방한 관리, 그리고 수중음파 탐지기에 포착되지 않는 잠수함을 만들기까지 새로운 전략을 가져올 수 있다”.

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생물들에 들어있는, 과학자들이 모방하려는 최첨단 기술들이, 목적도 없고, 방향도 없고, 계획도 없고, 지능도 없는 무작위적인 복제 실수들에 의해서 우연히 모두 생겨날 수 있었을까?  

학생들을 위한 숙제 : 1)앞의 기사들에서 진화라는 단어는 얼마나 언급되어 있는가? 2)생물들의 첨단 기술을 설계하고 모방하려는 시도와 진화라는 단어는 논리적으로 같이 사용될 수 있는가?

 

출처 : CEH, 2013. 12. 16.
URL : http://crev.info/2013/12/engineering-designs-found-throughout-the-biosphere/
번역자 : 문흥규

관련 자료 링크:

1. 나비의 날개 : 방수 옷에 영감을 불어넣다. (Butterfly Wings: Inspiration for Waterproof Clothing?)
2. 개구리 발바닥을 모방하라! : 더러운 곳과 물속에서도 사용할 수 있는 접착 테이프 (A Sticky Solution : God Invented It First)
3. 도마뱀붙이의 발바닥 오염을 제거하는 슈퍼소수성 인지질. (Scientists Discover New Clue to Geckos' Climbing Ability)
4. 한 발 다가선 도마뱀붙이 모방 접착제  (A Step Closer to Gecko Adhesive)
5. 하나님의 놀라운 접착제 : 물속에서 달라붙는 한 편형동물의 경이로운 능력 (God's amazing glue)
6. 먹장어, 도마뱀, 잠자리의 생체모방공학 (Of Hagfish, Geckos and Dragonflies)
7. 생체모방공학의 여러 소식들 (Biomimetics Roundup)
8. 큰부리새, 굴, 거미를 이용한 생체모방공학 (What Do a Toucan, an Oyster and a Spider Have in Common? Bio-Engineers’ Drool)
9. 계속되는 생체모방공학의 성공 : 반딧불이, 나무, 피부, DNA, 달팽이처럼 만들라. (Make Like a Firefly)
10. 생체모방공학 소식으로 시작되는 한 해 (Happy New Biomimetics Year)
11. 개, 올빼미, 딱정벌레를 모방하라 : 생체모방공학은 우리의 삶을 증진시킬 것이다. (Make Like a Dog, Owl, or Beetle : How Biomimetics Will Improve Our Lives)
12. 자연이 38억 년 동안 연구개발을 했는가? : 생체모방공학의 계속되는 성공 - 해바라기, 규조류, 식물 의약품... (Nature : 3.8 Billion Years of R&D)
13. 식충식물이 R&D 수상을 이끌다 : 생체모방공학의 새로운 기술들 (Pitcher Plant Inspires R&D Award)
14. 생체모방공학을 통한 강렬한 희망 1 : 계속 발견되고 있는 생물들의 경이로운 능력들 (Living Surprises, Living Hopes)
15. 생체모방공학을 통한 강렬한 희망 2 : 계속 발견되고 있는 생물들의 경이로운 능력들 (Living Surprises, Living Hopes)
16. 곤충을 따르라! : 생체모방공학의 새로운 연구들 (Follow the Insects)
17. 생물에서 발견되는 경이로운 기술들 : 나비 날개의 광흡수, 소금쟁이의 부양성, 생물학적 배터리 (From Wonders of Nature to Wonders of Technology)
18. 차세대 리더는 식물과 동물이다! (Follow the Leader: Plants and Animals)
19. 단풍나무 씨앗을 모방한 소형 비행 로봇 (Maple to the Rescue)
20. 새우 껍질은 새로운 생분해성 재료에 영감을 주고 있다. :생체모방공학의 또 하나의 사례 (Shrimp Shells Inspire New Biodegradable Material)
21. 돌고래의 매끄러운 피부를 모방한 새로운 선체 기술 (New Hull Technology a Slick Design Copy)
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23. 조개껍질과 나비를 모방한 나노제품 (Nanofabrication Imitates Shells, Butterflies)
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