초고속열차는 '물총새'에게 아이디어를 얻었다

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인간의 기술은 놀라운 수준으로 발달했다. 그 덕분에 언젠가부터 인간 스스로 지구의 지배자라고 여기게 되었다. 무엇이든 인간 중심으로 생각한다. 그런데 우리가 자랑스러워하는 기술력이 100% 우리 머릿속에서 나온 창작물일까? 그렇지 않다. 의외로 자연, 특히 생명체로부터 따온 것이 많다. 우리 주변의 생물이 대부분 수천만 또는 수억 년 동안 진화를 거듭하며 환경에 적응한 결과물들이기 때문이다. 그런 예들이 어떤 것이 있는지 알아 보았다.

forrest birds

1. 초고속열차가 물총새를 모방했다.

common indian kingfisher

“1964년 일본 최초의 신칸센 노선이 운영되었다. 신칸센은 고속철도를 운행하기 위해 신설된 간선철도이다. 신칸센은 고속철도를 운행하기 위해 신설된 간선철도이다. 신칸센 열차는 시속 300킬로미터까지 주행할 수 있어 ‘탄환열차(bullet train)’라고 불리기도 했다. 초기의 탄환열차는 터널 속을 지나가라 때 발생하는 소음이 문제였다. 열차의 속도가 워낙 빨라서 터널 속에 뭉쳐 있던 공기가 열차가 터널 밖으로 빠져나가는 순간 급속도로 팽창하면서 천둥처럼 울리는 굉음이 났다. …. 탄환열차 전문가들은 소음 문제 해결 방안을 궁리한 끝에 물총새에서 해답을 찾았다. …. 몸길이가 17센티미터 정도인 이 새는 하루에 50마리의 물고기를 잡아먹기 위해 빠른 속도로 물속에 뛰어든다. 물총새가 입수할 때 물방울이 튀어오를 법한데 잔물결조차 일어나지 않는다. 물총새의 길고 끝이 약간 뾰족한 부리 때문이었다.” (책 ‘자연은 위대한 스승이다’, 이인식 저)

터널 옆에 사는 사람들은 충분히 이해가 되는 내용이다. 보통 속도의 차들이 터널에서 빠져나올 때도 상당히 시끄러운 소음이 난다. 초고속열차의 터널을 빠져나올 때의 소음은 말할 필요도 없다. 신칸센은 이 문제 해결법을 물총새 부리로부터 찾았다. 열차 앞부분을 물총새 부리처럼 만들어 소음 문제를 해결한 것이다.

2. 운동복이 솔방울을 본 땄다.

pine cone

“솔방울은 소나무에서 땅으로 떨어지는 순간 껍데기가 열리면서 안에 있는 씨앗이 밖으로 튕겨져 나온다. 솔방울이 열리는 까닭은 솔방울 껍데기가 습도에 따라 다르게 반응하는 두 개의 물질로 만들어져 있기 때문이다. 비가 오거나 서리가 내려 껍데기가 축축해질 경우, 바깥층의 물질이 안쪽 물질보다 좀 더 신속히 물을 흡수하여 부풀어오르기 때문에 솔방울이 닫히게 된다. 그러나 기온이 올라가 껍데기가 건조해지면, 바깥층의 물질에서 수준이 빠져나가면서 구부러지기 때문에 솔방울이 열리게 된다. …. 2004년 영국의 생물모방 전문가인 줄리언 빈센트(Julian Vincent)는 솔방울을 본뜬 옷을 개발했다. 옷에 날개처럼 펄럭이는 작은 천을 여러 개 달아놓은 운동복이다. 이 옷을 입으면 땀을 흘릴 때는 작은 천들이 열려 피부가 서늘해지고, 땀이 말라 피부가 냉각되면 작은 천들이 다시 닫히게 된다.” (책 ‘자연은 위대한 스승이다’, 이인식 저)

운동복은 땀을 어떻게 처리하느냐에 따라 입는 사람의 착용감이 달라진다. 단지 땀의 흡수가 잘 되는 재질의 천으로 만들었다고 해서 능사는 아니다. 땀을 흡수하는 것에는 한계가 있기 때문이다. 의외로 이에 대한 답은 솔방울이 갖고 있었다. 축축해질 때와 건조해질 때, 바깥 공기를 통하게 하거나 막음으로써 쾌적한 상태를 유지시켜줄 수 있는 솔방울 작용 원리를 배워 온 것이다.

3. 무통 주사는 모기에게 배웠다.

mosquito

“일본의 의료기기 회사에서는 아프지 않은 주사, 곧 무통주사를 개발하기 위해 모기에 관심을 가졌다. 모기는 사람에게 아무런 고통도 주지 않고 피를 빨아먹는다는 사실에 주목한 것이다. 모기의 바늘은 주삿바늘보다 끝이 훨씬 가늘고 길게 생겼으며 점차 넓어지는 모양을 하고 있다. 모기의 바늘처럼 생긴 주삿바늘을 만들면 사람이 통증을 느끼지 않게 될 것임에 틀림없었다. 일본의 의료기기 전문가는 모기 주둥이의 모양을 본떠 끝이 점점 가늘어지는 주삿바늘을 만들고, 나노패스33(Nanopass33) 주삿바늘이라고 명명했다. 이 주삿바늘 끝은 지름이 0.2밀리미터로, 기존의 바늘보다 20퍼센트나 작다.” (책 ‘자연은 위대한 스승이다’, 이인식 저)

주사는 맞을 때의 기분이 과히 좋지는 않다. 무엇보다 아프기 때문이다. 특히 어린이들에게는 공포의 대상이다. 그래서 발명된 것이 모기 주둥이 모양에서 따온 무통 주사다. 나노패스33은 2004년 특허를 받았고, 2005년에는 일본 산업디자인대회에서 대상도 받았다. 필요는 발명의 어머니다. 그리고 발명의 힌트는 자연이 끊임없이 우리에게 주고 있다.