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울퉁불퉁한 전갈 외피의 비밀

울퉁불퉁한 전갈 외피의 비밀 

(Learning from bumpy scorpion armour)


      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?



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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. 



번역 - 미디어위원회

링크 - http://creation.com/scorpion-armour-bumps-biomimetics

출처 - Creation 35(2):56, April 2013

구분 - 3

옛 주소 - http://www.kacr.or.kr/library/itemview.asp?no=5975

참고 : 2952|4618|4986|5247|4849|3806|5839|5751|5962|4456|2603|5894|1779|2089



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