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역공학이 밝혀낸 이상적 추진 방식.
: 생물들의 유사한 공학적 구조는 우연(수렴진화)인가, 설계인가?
(Reverse Engineering Reveals Ideal Propulsion Design)
Randy J. Guliuzza

   공기와 물을 통해 수십 종의 생물들이 어떻게 그들의 몸을 추진해 나가는지에 대한 최근의 한 분석에서, 연구자들은 이상적인 설계뿐만 아니라, 또한 공통적인 설계도 발견했다.[1]

동물들은 물이나 공기를 통해 자신을 성공적으로 추진해 나가기 위해서, 추력(thrust, 물체를 그 운동 방향으로 미는 힘)을 만들어낼 수 있는 구조를 가지고 있어야만 한다. 새(birds)들은 우아하게 하늘을 날고, 물고기(fish)와 고래(whales)는 물속을 힘들이지 않고 미끄러져 나간다. 날개와 지느러미는 이들 동물의 환경에 너무도 완벽하게 적합되어 있어서, 한 관측자는 이들 부속 기관들이 각각 공기와 물속에서 효율적으로 추력을 발생시킬 수 있도록 설계된 것처럼 보인다고 추론하고 있었다.  

한 팀의 연구자들은(Roger Williams University, Providence College, Indiana University-Bloomington, the Marine Biological Laboratory, California Institute of Technology, Harvard, and Texas A&M-Galveston) 통찰력 있는 새로운 보고서를 제출했는데, 그들은 유체 환경 속을 이동하는 동물들의 복잡한 방법에 대한 공학적 분석을 실시했다. 연구팀은 59종의 동물들에 대해 조사했고, 그들의 발견을 Nature Communications 지에 보고했다.[1]


역공학은 생물들의 최적의 추진 구조, 모양, 성능을 밝혀냈다.

역공학(reverse engineering, 완성된 제품을 분해 분석하여 제품의 기본적인 설계 개념과 적용 기술을 파악하고 재현하는 공학)을 사용하여, 연구의 저자들은 매우 다른 생물들이 모두 동일한 기본 메커니즘을 사용하여 자신들을 추진하고 있는 것을 발견했다.[2] Texas A&M-Galveston의 연구원 나단 존슨(Nathan Johnson)은 Houston Chronicle 지에서 그들의 놀라운 발견에 대해 이렇게 적고 있었다 : ”곤충, 새, 박쥐, 고래, 물고기, 돌고래, 심지어 작은 연체동물들도 모두 동일한 기본 메커니즘을 사용하고 있음이 발견되었다.”[3] 연구 결과들은 ”59종의 동물들에 대한 비디오 영상을 비교 분석한 결과, 정상 운동 동안에 길이방향 추진 구부러짐( spanwise propulsor bending)의 분명하고 반복적인 패턴을 보여주었고, 이 패턴은 유체 내에서 움직이는 다양한 크기의 동물 그룹들에서 유사했다.”[1] 

연구팀은 생물들의 추진 구조에 대한 정확한 측정값을 얻어낼 수 있었다. 사람이 만든 날개와 방향타의 조절 표면과는 다르게, 동물의 날개(wings), 지느러미(fins), 갈라진 꼬리(flukes) 등은 움직이는 각 단계 동안에 추진 활동의 일환으로서, 어떤 부분에서 의도적으로 구부러진다. 연구자들의 역공학 분석 결과, 놀랍게도 연구된 모든 생물 종들의 날개, 지느러미, 갈라진 꼬리 등은 본질적으로 동일한 지점인, 끝으로 향하여 2/3 지점에서 구부러진다는 것을 보여주었다.

(사진은 여기를 클릭)

추가적 측정에 의해서, 날개 또는 지느러미 끝의 최대 구부러지는 각도는 평균 약 26도로 모든 생물 종들에서 거의 유사함이 발견되었다. 구부러지는 거리 대 굴곡 각도에 대한 그림은 모든 생물 종들에 걸쳐 매우 유사한 것으로 나타난다. 이들 전혀 유사하지 않은 생물들에 있는 날개와 지느러미에서 믿을 수 없도록 유사한 이동 패턴은 매우 놀라운 현상이었다. 왜냐하면, 이들 날개와 지느러미는 완전히 다른 구성 물질들로 이루어져 있고, 근본적으로 다른 방식으로 건설되고 있기 때문이다.       

더 자세한 디자인 분석에 의하면, 이들 서로 다른 생물들의 공통적인 굴곡 지점과 각도는 매우 에너지 효율적으로 추력을 생산할 수 있음이 확인되었다. 유체-동력 실험에 의하면, 이들 디자인된 추진 구조의 굴곡 각도는 추력 압력을 증강시키며, 날개 또는 지느러미 끝에서 오는 공기와 물의 순환(소용돌이 순환(vortex circulation)'으로 불려짐)을 매우 크게 강화시키는 것으로 나타났다. 연구의 저자는 이렇게 썼다 : ”소용돌이 순환과 추력 생산 및 효율은 유연성(flexibility)에 따라 달라진다. 이것은 동물 추진력의 유연성은 추진체 구부러짐과 관련된 소용돌이 정도를 조절함으로써, 추력 생산과 효율성을 최대화하도록 미세하게 조율되어 있을 수 있음을 가리키는 것이다.”[1]

이 연구에서 역공학은 분명 눈에 띄는 것이다. 그러나 현실 세계에서 모든 생물학적 기능들의 발견은 본질적으로 역공학이다. 만약 생물학적 기능이 공학적 분석을 통해 명확히 드러난다면, 그 기능의 기원을 설명하기 위해서 공학적 분석을 사용하지 않는 이유는 무엇 때문인가?


이상적인 추진 구조의 기원에 대한 설명은? : 우연? 설계?

그렇다면 (진화계통나무에서 멀리 떨어진) 서로 매우 다른 동물 그룹들에서 그들의 비행과 수영을 최적화시켜주고 있는 날개와 지느러미의 완벽한 유연성은 어떻게 생겨나게 된 것일까?

Houston Chronicle 지에서 존슨은 말했다 : ”이러한 유사성이 자연에서 발견되는 것에 대해 우리가 생각할 수 있는 최선의 이유는 그것이 가장 에너지 효율적이라는 것이다.”[3] 연구의 저자들은 기능들을 발견하기 위해서 설계 분석을 사용하고 있었지만, 다양한 생물들에서 이들 유사한 에너지 효율적인 구조의 존재 원인으로서 한 분 설계자(Designer)의 존재 가능성은 배제하고 있었다. 무엇 때문일까? 그것은 진화론 때문인가?

진화론자들은 하나의 원인으로 하나님을 배제함으로써, 지적인 원인에 호소함 없이 명백히 지적으로 보이는 구조를 어떻게든 설명해야하는 입장에 처해있다. 이러한 것들이 발생할 때마다, 진화론자들은 마술과 같고, 신과 같은 자연(Nature)에 그 원인을 돌리고 있었다. Houston Chronicle 지는 보도했다 : ”Texas A&M Univeristy 연구자들의 새로운 발견에 따르면, 물리학의 마법이 조류와 상어로부터 해파리에 이르기까지 지구 행성을 가로질러 동물들을 추진시켰다.”[3]

연구팀은  Nature Communications 보고에서 숙고하고 있었다 : ”무슨 요인이 이러한 광범위한 동물 그룹을 가로질러 매우 강요된 구부러짐 운동 역학을 수렴하도록 자연선택을 유도했을까?”[1] 그들은 에너지 효율 탐구를 통해서 자연선택이 유사한 설계를 수렴시키도록 유도했을 것으로 추측했다. 이것은 필연적으로 자연을 창조주의 위치에 올려놓도록 하고 있었다. ”그 연구는 ‘어머니 자연(Mother Nature)’의 설계가 인간의 공학 기술에 비해 얼마나 앞서는 것인지를 보여줬다.” Chronicle 지는 이렇게 쓰고 있었다. ”과학자들은 그들의 발견이 수억 년에 걸친 진화의 공학기술을 따라잡는 데에 도움이 되기를 희망하고 있었다.”[3]

'마법'과 '어머니 자연'에 호소하는 것은 명쾌한 공학적 분석을 벗어나 사람의 의식과 장비로 탐지할 수 있는 영역 너머로 전가시키는 비이성적인 일이다.
 
대조적으로, 1802년에 지적설계 논증의 선구자였던 윌리엄 페일리(William Paley)는 생물들을 사람이 만든 기계들과 비교했었다. 그는 다양한 생물에서 보여지는 유사한 기능의 기원은 사람이 만든 기계적 설계가 복사되고 변형되어 유사한 용도로 다양하게 사용되고 있는 사례들로 설명될 수 있다고 가정했다.[4]

헨리 모리스(Henry Morris) 박사는 자연계에서 설계의 발견은 설계자 때문이라고 썼다. ”생물계에서, 서로 다른 동물과 식물들 사이에 많은 유사성들이 있다... 창조론자들은 공통적 창조와 설계의 증거로서 유사성들을 해석한다... 창조론자들은 그것들을 특별한 목적을 위해 창조주에 의해서 설계된 구조들로 설명한다. 그래서 목적이 유사했을 때에, 유사한 구조들이 존재하는 것이다.”[5]

페일리와 모리스의 설명은 Nature Communications 지에 게재된 연구자들의 공학적 분석과 일치하고, 설계의 기원에 대한 매번의 관측들과 일치한다. 새로 발견된 이들 서로 다른 생물들의 공학적 유사성은 창조주에 의한 이상적이고 공통적인 설계 때문이라는 창조 모델에 대한 신뢰성을 높여주고 있는 것이다.


References

1. Lucas, K. N. et al. 2014. Bending rules for animal propulsion. Nature Communications. 5:3293.
2. Reverse engineer. transitive verb. To disassemble and examine or analyze in detail (as a product or device) to discover the concepts involved in manufacture usually in order to produce something similar. Merriam-Webster. Posted on merriam-webster.com, accessed March 13, 2014.
3. Alexander, H. A&M study finds magic formula of physics moves every kind of animal on earth. Houston Chronicle. Posted on chron.com February 20, 2014, accessed March 14, 2014.
4. Paley, W. 1802. Natural Theology: or, Evidences of the Existence and Attributes of the Deity, Collected from the Appearances of Nature, 2nd ed. London: R. Faulder, chapter xii, 227-258.
5. Morris, H. 1974. Scientific Creationism. San Diego, CA: Creation-Life Publishers, 69-70.

*Dr. Guliuzza is ICR's National Representative.

출처 : ICR News, 2014. 3. 14.
URL : http://www.icr.org/article/8015/
번역자 : 미디어위원회

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2. ‘수렴진화’라는 도피 수단 : 유사한 구조가 우연히 여러 번 진화했다? (Convergence Convenience)
3. ‘수렴진화’라는 마법의 단어 : 여러 번의 기적을 주장하는 진화론자들 (Evolutionists Multiply Miracles)
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