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울퉁불퉁한 전갈 외피의 비밀
(Learning from bumpy scorpion armour)
Jonathan Sarfati

  북아프리카 사막의 전갈(yellow fat-tail scorpion) 안드록토누스 아우스트랄리스(Androctonus australis)는 지표면에서 대부분의 시간을 보낸다. 따라서 강철의 페인트도 벗겨낼 수 있는 거친 모래폭풍에 노출되지만, 그 전갈은 보호되고 있는 것처럼 보인다.

iStockphoto.com

중국 지린 대학의 한(Han Zhiwu)과 그의 연구팀은 그러한 이유가 전갈의 외부 코팅, 또는 외골격에 있음에 틀림없다고 생각했다. 그래서 그들은 그 물질, 즉 키틴(chitin)에 빛(형광)을 내도록 하는 자외선을 사용하여, 현미경 하에서 분석했다.[1]

그들은 외피 표면에서 10㎛ 높이, 25와 80㎛ 사이의 직경을 가지고 있는 미세한 돔 모양의 과립(dome-shaped granules)들을 발견했다.[2]

그런 다음 한의 연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션(Computational Fluid Dynamics, CFD, 컴퓨터 유체역학)을 통하여 매끄러운 외피에 대한 전갈의 울퉁불퉁한 외피를 비교 시험해보았다. 연구자들은 그 돔이 실제적으로 공기 흐름을 비껴가게(deflect) 한다는 것을 발견했다. 이것은 매끄러운 표면에 비해 침식 속도를 50% 정도 감소시키고 있었다. 그리고 그들은 압축공기로 인위적으로 발생시킨 실제 모래폭풍 하에서 전갈의 표면을 모방한 강철판(steel plates)을 시험해보았다. 연구자들은 전갈의 패턴에 가장 근접한 높이 4mm, 폭 5mm, 간격 2mm의 홈(grooves)들을 만들었다. 그런데 이것도 매끄러운 표면에 비교하여 표면침식을 20%나 감소시키는 것이 확인되었다. 전갈 외골격의 미세한 패턴만큼 좋지는 않았지만, 이것도 커다란 개선 효과를 가져다주었다.   

그러한 대기 중 먼지에 의한 '고체 입자 침식'은 헬리콥터의 회전 날개, 터빈의 날개, 다른 빠르게 움직이는 표면 등에서 수백만 달러의 손상 원인이 되고 있다. 그리고 그러한 손상은 사막에서는 훨씬 심해진다.[3] 연구팀은 울퉁불퉁한 표면이 기계의 수명을 ​​연장할 수 있다고 제안했다.

우리는 혹등고래(humpback whales)의 지느러미에 나있는 돌기가 물의 저항력을 매우 감소시키는 것을 알고 있다. (아래 관련자료 링크 1번 참조). 이 전갈의 외피는 각광받고 있는 생체모방공학 분야에서 또 하나의 주제이다. 물론 이 분야에서 연구하고 있는 과학자들은 최고의 기술을 가진 과학자들이다. 그러나 그들도 모방하기를 원하는 이러한 놀라운 구조가 무작위적인 자연적 과정으로 우연히 생겨날 수 있었을까? 아니면 그러한 구조를 만드신 어떤 설계자가 계심을 가리키고 있는 것이 아닐까?


Related Articles
Flighty flippers

Further Reading
Scientists copying nature (biomimetics)

References and notes
1.Han Zhiwu, et al., Erosion resistance of bionic functional surfaces inspired from desert scorpions, Langmuir 28(5):2914–2921, 2012 | DOI: 10.1021/la203942r.
2.Not a scratch: Scorpions may have lessons to teach aircraft designers, Biomimetics, economist.com, 4 February 2012. 3.Scorpions inspire scientists in making tougher surfaces for machinery, sciencedaily.com, 25 January 2012.
4.Humpback whale flipper inspires fan design, Creation 33(3):11, 2011; cf. creation.com/flighty-flippers.
5.See also the articles under creation.com/biomimetics.

 

출처 : Creation 35(2):56, April 2013
URL : http://creation.com/scorpion-armour-bumps-biomimetics
번역자 : 미디어위원회

관련 자료 링크:

1. 혹등고래의 놀라운 지느러미 (Flighty flippers)
2. 전갈 독... 하나님께 감사? (Thank God for. . . Scorpion Venom?)
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