충청북도 로고 이미지 산림환경연구소

호랑거미 무리는 멋진 원형의 거미줄을 칩니다. 거미줄은 주로 방사상의 세로실과 나선형의 가로실로 이루어지는데 세로실에는 점착성이 없습니다. 먹이는 점착성이 있는 가로실에 걸려들게 됩니다. 거미의 실은 유연성이 높고 자외선이나 직사광선에 강합니다. 더욱이 물에 젖어도 성질이 약화되지 않는 등 뛰어난 특성을 많이 가지고 있습니다. 또한 인공적으로 만든 강철보다도 10배나 강합니다. 거미의 실은 누에의 명주실에 비하여도 매우 강하기 때문에 ‘환상적인 섬유’로 주목받고 있습니다. 대량 생산이 가능해지면 방탄조끼 등에 응용할 수 있습니다.

벌새는 특수한 어깨와 날개 형태로 한자리에 있어도 쉽게 떠 있을 수 있습니다. 벌새는 모무게 3g, 몸길이 8.5㎝ 정도로 조류 중에서 가장 작은 새입니다. 날개를 빠른 속도로 움직여서(60 ~ 80회/초) 경쾌하게 공중비행을 하는 것이 특징입니다. 벌새는 다른 새들과는 달리 공중에서 정지 전후 좌우 비행이 자유롭습니다. 이러한 비행이 가능한 메카니즘은 벌새의 독특한 날개 형상과 날개짓으로 양력과 추진력을 적절히 제어하여 비행하는 것으로 알려져 있습니다. 미국의 어느 대학 연구팀에서 벌새의 독특한 비행법을 착안하여 헬리콥터형의 로터날개를 가지는 비행체에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 비행체는 화학적 생물학적 오염 지역의 감시와 큰 비행체나 육상 로봇이 접근하기 힘든 지형이나 건물 내의 탐지도 가능하므로 건물 화재 시 생존자 수색에도 사용될 수 있습니다.

독수리나 매는 날개를 계속 펄럭이지 않고 쭉 펼친 상태로도 오랜 시간 동안 하늘을 날 수 있습니다. 그 이유는 새 날개 구조의 특징 때문입니다. 날개는 아래쪽이 오목하고 위쪽이 볼록해서 공기가 날개를 스치고 지나갈 때 위쪽으로 지나가는 공기의 흐름이 더 빨라집니다. 그러면 날개 윗부분의 압력이 아랫부분보다 낮아져서 날개는 아래에서 위로 힘을 받게 되는데, 이 힘이 바로 양력입니다. 글라이더는 작은 비행기처럼 생겼지만 엔진이 없는 항공기입니다. 그래서 다른 비행기에 연결하여 하늘에 떠올랐다가 연결선을 자른 뒤 바람에 의해 하늘을 납니다. 글라이더의 날개는 새의 날개 모양과 비슷해서 새의 날개처럼 양력을 받아 동력 없이도 비행할 수 있는 것입니다.

‘스티키봇(stickybot)’ 은 유리벽을 수직으로 올라갈 수 있는 도마뱀 로봇으로 ’들러붙다(sticky)’와 ‘로봇(robot)’의 합성어입니다. 강력한 접착력과 손쉽게 떨어지는 특성을 동시에 갖고 있는 도마뱀 발바닥을 모방해 ’초강력 본드 발‘을 만든 것입니다. 도마뱀의 발바닥은 미세한 섬유조직으로 이루어져 있는데 발가락의 털 수백만 개는 도마뱀이 벽에 한번 달라붙으면 쉽게 떨어지지 않지만 발걸음을 옮길 때는 사뿐하게 움직이도록 해줍니다. 이 같은 원리를 스티키봇에 적용한 것입니다. 스티키봇의 4개의 발바닥에 끝이 가느다란 합성섬유 수백 개를 심었습니다. 털 모양 섬모의 끝부분은 한 방향만을 보게끔 경사지게 처리했습니다. 섬모의 끝부분이 닿은 상태에서 경사면 방향으로 잡아당기면 마찰력이 엄청나게 커지기 때문에 유리벽에서도 떨어지지 않고 지탱할 수 있는 것입니다.

1935년 어느 날, 사냥을 갔던 메스트랄은 산토끼를 발견한 사냥개를 뒤쫓아 달리다가 산우엉이 우거진 숲으로 뛰어들었습니다. 토끼는 잡았지만 그의 옷은 여기저기에 산우엉 가시가 붙어 엉망이 되었습니다. 옷을 벗어 힘껏 털었으나 가시는 좀처럼 떨어지지 않았습니다. ‘산우엉 가시는 왜 잘 떨어지지 않을까?’ 집에 돌아와 산우엉 가시를 확대경으로 살펴본 그는 갈고리 모양의 산우엉 가시를 확인하는 순간 새로운 생각이 떠올랐습니다. 메스트랄은 한쪽에는 갈고리가 있고 다른 쪽에는 걸림 고리가 있는 테이프를 만들어 서로 붙여 보았습니다. 예상대로 양쪽 면은 서로 닿으면 붙었다가, 약간 힘을 주면 ‘지직’하며 떨어졌습니다. 그는 특허를 내고 회사를 차린 뒤 ‘벨크로’란 이름과 상표로 테이프를 만들어 팔기 시작했고 1년 만에 미국 일본에 공장을 세울만큼 번창했으며, 제 2차 세계대전이 일어나 벨크로 테이프가 군복 군화에 쓰이게 되면서 ‘벨크로’ 사는 세계적인 기업이 되었습니다.

항공기에서 빼놓을 수 없는 것이 레이더입니다. 레이더는 전자파가 사물에 닿으면 반사한다는 성질을 이용하는 것입니다. 대상물을 향해 발사한 전자파가 반사되면 이를 다시 수신해서 대상물의 위치를 측정하는 것입니다. 2차대전 이후 레이더는 적 탐지에 있어 없어서는 안 될 중요한 장비가 되었습니다. 인간이 레이더를 개발하기 훨씬 오래 전부터 ‘천연 레이더’를 가지고 있는 동물이 있으니 , 바로 박쥐입니다. 동굴 등 어두운 곳에서 사는 박쥐의 초음파 신호를 내어 벽이나 사물에 부딪혀 돌아오는 초음파 신호를 듣습니다. 그래서 어두운 곳에서도 벽에 부딪히지 않고 날 수 있는 것입니다.

잠수함 모양은 대부분 고래를 닮았습니다. 왜 그런걸까요? 요즘 잠수함 모습은 길이와 폭이 7.5대 1정도의 비율에 앞은 뭉툭하고 뒤쪽이 가는 형태가 대부분입니다. 이는 시속 20노트를 돌파할 때 생기는 저항을 이기기 위해 1952년 미국에서 모델 실험을 하던 중 고래의 형태에서 착안돼 원형의 표면적이 가장 적습니다. 그렇지만 이동할 때는 유선형이 훨씬 빠릅니다. 그런 점을 감안하여 수압에 대한 항력과 추진력의 조화를 꾀하고자 고래 모양으로 잠수함을 설계하는 것입니다. 또한 고래 모양은 가오리처럼 표면적이 넓은 모양에 비해 수상함의 음파 탐지에 덜 걸린다는 장점이 있습니다. 잠수함을 넓적하게 만들지 않는 이유가 바로 여기에 있습니다.