자기 몸 1000배, 가재 앞다리 파워의 비밀

2014.05.06 18:00
공작갯가재는 몽둥이처럼 생긴 앞다리로 몸무게의 1000배나 되는 힘을 발휘한다. - Silke Baron 제공
공작갯가재는 몽둥이처럼 생긴 앞다리로 몸무게의 1000배나 되는 힘을 발휘한다. - Silke Baron 제공

 

  미국 연구진이 갯가재의 앞다리를 본떠 항공기 소재보다 강한 물질을 개발했다.

 

  미국 리버사이드 캘리포니아대 데이비드 키사일러스 교수팀은 공작갯가재(Odontodactylus scyllarus)의 앞다리 구조를 모사한 물질이 기존 항공기에 쓰이는 소재보다 튼튼하다는 사실을 발견했다고 생체적합소재 분야 전문지 ‘악타 바이오머티리얼리아’ 최신호에 발표했다.

 

  공작갯가재는 몽둥이처럼 생긴 앞다리를 달고 있는데, 이걸 휘두르면 몸무게보다 1000배나 강한 힘이 나온다. 연구진이 이전 연구에서 이 ‘몽둥이’의 구조를 분석한 결과, 광물화된 섬유 층이 조금씩 각도를 달리하며 나선형 계단처럼 쌓여있다는 사실을 발견했다.

 

연구진은 갯가재 앞다리의 나선형 구조(오른쪽)를 본떠 강도가 탁월한 나선형 구조물(왼쪽)을 개발했다. - 미국 리버사이드 캘리포니아대 제공
연구진은 갯가재 앞다리의 나선형 구조(오른쪽)를 본떠 강도가 탁월한 나선형 구조물(왼쪽)을 개발했다. - 미국 리버사이드 캘리포니아대 제공

  연구진은 이를 모사해 각 층을 10~25도씩 돌려가며 쌓은 나선형 구조물(A)을 만들었다. 재료로는 탄소섬유와 에폭시 수지를 결합시켜 만든 복합물질을 사용했다.

 

  성능을 비교하기 위해 한 방향으로 평행하게 쌓은 구조물(B)과 기존 항공우주 산업에 쓰이는, 45도씩 돌려가며 쌓은 구조물(C)도 함께 만들었다.

 

  세 구조물 위에 추를 떨어뜨려 충격을 주는 시험을 거친 결과, 한 방향으로 쌓은 B 구조물은 완전히 망가졌으며, 연구진이 개발한 A 구조물은 기존 항공우주 산업용 C 구조물보다 손상된 깊이가 20~50% 적게 나타났다.

 

  구조물이 부서질 때까지 압축하는 시험에서도 연구진이 개발한 구조물은 기존의 C 구조물보다 강도가 15~20% 높은 것으로 확인됐다.

 

  키사일러스 교수는 “믿을 수 없을 정도로 다양한 생물은 우리에게 새로운 구조 설계에 대한 영감을 제공한다”며 “이번에 개발한 나선형 구조물은 항공 우주, 헬멧 등 다양한 분야에 쓰일 수 있을 것”이라고 말했다.

 

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