거미줄 모방해 방탄천 만들고 광합성 본떠 태양광발전 시도

위쪽부터 거미줄, 무거운 새가 걸렸는데도 끄떡없는 거미줄, 이슬을 머금고 있는 토란 잎. 토란 잎은 특유의 강한 발수성, 거미줄은 같은 굵기 강철의 10배가 넘는 강도 때문에 신소재를 개발하려는 연구자들의 주요 모사 대상이 되고 있다. 〈한겨레> 자료사진

자연모사공학 국제심포지엄 22일부터 대전서

프랑스 파리의 상징 에펠탑과 라이트 형제가 만든 비행기의 공통점은?

여러가지 다양하게 나올 수 있는 대답 가운데 하나가 ‘자연모사공학’이 적용된 대표적 사례라는 점이다. 자연모사공학은 말뜻 그대로 자연에 존재하는 생체물질의 기본구조와 원리, 작동 등을 모방하는 공학이다. 자연계의 생체물질은 오랜 기간에 걸쳐 진화해 오는 동안 환경에 가장 적합하면서도 가장 효율적인 구조와 기능을 갖췄기 때문이다.

라이트 형제의 비행기는 새들이 나는 모습을 본떠 제작됐고, 에펠탑의 2층과 지상을 연결하는 아름다우면서도 튼튼한 4개의 다리 구조는 사람의 고관절에서 아이디어를 얻어 디자인된 것이다.

이런 자연모사공학의 연구 동향과 향후 발전 방향을 가늠해 볼 수 있는 국제 심포지엄이 22일부터 대전시 한국기계연구원에서 열린다.

23일까지 이어질 이 심포지엄에는 한국, 일본, 미국, 영국, 싱가포르 등 5개국의 자연모사공학 관련 전문가 80여명이 참석해 각국의 연구 사례를 놓고 발표와 토론을 펼칠 예정이다. 현재 진행되고 있는 자연모사공학의 연구 주제는 다양한 자연의 모습만큼이나 다양하다. 겨울눈 안에서 잘 접혀 있던 어린 나뭇잎이 밖으로 나오면서 넓게 펴지는 것을 우주선의 태양전지에 활용하려는 연구가 있고, 식물의 광합성 공정을 응용해 태양광 발전을 시도하는 연구도 있다.

어패류가 물속에서 다양한 형태의 표면에 강력하게 들러붙는 것을 모방해 새로운 접착제를 개발하려는 연구자들도 있고, 유전자나 빛에 민감한 박테리아를 이용한 컴퓨터 개발, 토란 잎의 초발수성을 응용한 방수섬유 개발, 거미줄을 본뜬 방탄용 천·교각 케이블·인공 인대 등의 개발도 시도되고 있다.

생태적으로 안정화된 목초지 상태를 모델로 한 농법 개발도 자연모사공학의 범주로 분류할 수 있다.

자연의 목초지처럼, 다양한 종의 식물들을 함께 재배함으로써 농약이나 비료 없이도 농사를 지을 수 있다는 실험 결과들이 이미 나오고 있다.

‘폐기물 제로화’를 추구하는 생태산업단지 설계도 마찬가지다. 한 산업시설에서 나오는 폐기물이 다른 산업시설의 원료로 사용되게 해 폐기물이 발생하지 않도록 하는 것은 쓰레기가 존재하지 않는 오래된 숲 속 생태계를 모델로 삼는다.

조영삼 한국기계연구원 미래기술연구부 박사는 “인간들의 지혜 가운데 많은 부분이 자연에서 빌려온 것이라는 점에서 보면 자연모사공학의 역사는 인류의 역사와 같다고도 볼 수 있지만, 지금까지는 각각의 과학기술 분야에서 개별적으로 이뤄지고 있다는 점에 한계가 있다”며 “이런 연구들이 서로 소통되도록 해 과학적 난제를 해결하는 데 도움을 주려는 것이 자연모사공학의 과제”라고 말했다.

김정수 기자 [e-mail]