[미래칼럼]생체모사공학, 인간은 자연 생태계의 일부

　우리 인간은 자연생태계 일부다. 그동안 인간은 그들의 탁월한 지력으로 많은 기술과 지식을 축적해 자연을 정복해 왔다. 하지만 자연을 인간의 정복 대상으로만 봐서는 안 된다. 자연은 인간이 많은 아이디어를 얻고 있는 학습의 장이기 때문이다.

　자연에 존재하는 식물과 동물 같은 생체 물질은 오랜 기간 동안 진화 발전되어 온 최적화된 고효율 시스템이다. 따라서 인간은 이들 생체의 기본구조와 원리, 메커니즘을 모방해 공학적 난제를 풀려고 노력하고 있는데 이를 생체모방공학, 자연모사공학이라 부른다.

　좀 오래된 예를 들어 보자. 배의 유선형 디자인은 물고기의 몸체에서 아이디어를 얻었다. 날카롭게 자른 철사를 감아 만든 철조망은 양치는 목동이 장미 가시에서 아이디어를 얻은 것이다. 칼과 화살촉 같은 사냥 도구도 육식동물의 날카로운 발톱을 모방한 것이다. 새는 활공을 할 때 날개를 비틀어 비행 방향을 전환하는데 라이트 형제는 바로 새들의 활공 모습을 보고 비행기 방향전환 방법의 아이디어를 얻었다.

　그러면 좀 더 공학적인 관점에서 생체모사의 구체적인 예로는 어떤 것들이 있을까? 우선 생체 구조를 모방한 경우를 보자. 연꽃잎에 물방울이 떨어지면 또르르 흘러내린다. 연꽃잎 표면은 왜 물에 젖지 않을까? 연꽃잎의 표면에는 미세한 돌기가 수없이 돋아있고 왁스 성분도 있다. 따라서 물방울은 크고 작은 돌기 사이를 타고 표면의 먼지와 함께 깔끔하게 흘러내린다.

　연꽃잎의 자가 세척 표면 특성을 응용한 페인트는 독일에서 개발되어 활용되고 있다. 자동차에 로터스 효과를 지닌 페인트를 바르거나 필름을 입히면 먼지가 조금 묻어도 비를 한번 맞으면 즉시 흘러내려 구태여 세차를 할 필요가 없다.

　그러면 생체의 행태로부터는 어떤 아이디어를 얻을 수 있었을까? 동물이나 사람의 눈의 홍채는 빛의 양에 따라 열리기도 하고 감기기도 한다. 빛이 많으면 홍채가 닫히고 빛이 적으면 홍채가 열린다. 사람이 조정하기는 하지만 카메라의 조리개도 비슷한 이치이다. 프랑스 파리에 위치한 아랍세계연구소는 남쪽 건물의 외벽을 눈의 홍채와 카메라 조리개처럼 만들었다. 건물로 들어오는 햇빛의 양에 따라 조리개가 자동 개폐되도록 하여 건물 내부의 온도를 자동 조절하게 한 것이다. 실내 냉방과 온방에 드는 에너지가 크게 절약되는 것은 물론이다.

　딱따구리를 보자. 딱따구리는 하루에 무려 1만2000번이나 나무에 부리를 찍는다. 사람으로 치면 시속 25km로 초당 20회나 얼굴을 벽에 박는 충격과 같다. 하지만 딱따구리는 두통을 겪지 않으면서 거뜬히 잘 살고 있다. 딱따구리의 뇌에는 스폰지 같은 탄력 있는 뼈가 거품 스티로폼처럼 생겨 뇌를 보호하고 있었다. 이러한 딱따구리의 특수 두개골과 행태를 정밀 연구하면 인간의 머리에 장착하는 안전한 헬멧을 만드는 데 응용할 수 있을 것이다.

　자원과 에너지를 적게 들이면서 효율적으로 사는 방법을 찾아야 하는데 생체모사공학이 바로 그러한 아이디어를 제공하는 데 매우 적절하다. 생체모사 공학은 자연 생물체의 기본구조와 원리, 메커니즘을 면밀히 연구하여 형태적 측면과 기능적 측면에서 아이디어를 얻어 제품을 만드는데 사용하는 것이다. 한 마디로 자연과 생체는 아이디어의 보고다.

　

　김민주 리드앤리더 컨설팅 대표 겸 이마스 대표 mjkim8966@hanmail.net.