2023-08-12 작성된 글

고슴도치는 6m 높이의 나무에서 떨어져도 멀쩡하단다....

고슴도치는 6m 높이의 나무에서 떨어져도 멀쩡하단다. 고슴도치의 가시는 적들의 위협에서 보호할 뿐 아니라 반복해도 효과가 떨어지지 않는 충격흡수제인 것이다.
딱다구리가 한 방향의 충격을 흡수했다면 고슴도치는 사방의 충격을 흡수한다.
곧 수많은 라이더들이 고슴도치 헬멧을 쓰고 다닐 것이다.

#고슴도치 #헬멧 #AkronUniversity

지역 동물원에서 고슴도치를 꼼꼼히 분석한 애크런 연구팀은 새로운 헬멧의 내피를 고슴도치 형태로 제작하기로 했다! 사각형 바닥에유연한 인공 가시가 돋은 형태의 재료를 3D 프린터로 제작하고 헬멧내피에 부착했다. 인공 가시는 실제 고슴도치 가시와 동일한 내구성과 유연성을 지니도록 속이 빈 공기 주머니를 포함하는 구조로 만들어졌다. 제작된 가시는 고슴도치 등에 자연스럽게 세워진 가시처럼서로 엇갈리게 배열되었다. 연구팀은 이처럼 인공 가시가 돋은 사각형 재료를 ‘충격 방지 모듈‘이라고 명명하고, 각 헬멧 내피에 12억 개의 충격 방지 모듈을 붙였다. 그러자 헬멧 내부가 3차원으로 제작된고슴도치 가죽처럼 보였다.
새로운 헬멧 내피는 타격이 정면으로 들어오든 비껴 들어오든 가시 전체에 충격을 전달해 에너지를 사방으로 분산한다. 이를 통해 헬멧은 머리를 보호하고 충격을 완화하여 운동선수의 건강을 위협하는급격한 두뇌 흔들림을 방지한다. 게다가 이 헬멧은 잇달아 충격을 받아도 가시가 형태를 유지하고 내구성이 떨어지지 않는 덕분에, 충격방지 효과가 지속된다는 탁월한 장점이 있다. - P180

사람을 공격하기도 하는 상어는 장차 수많은 사람을 살...

사람을 공격하기도 하는 상어는 장차 수많은 사람을 살릴 기술을 품고 있기도 하다.

#상어 #피치

(상어 피부에 나있는 V자 형태의 비늘인) 피치(皮齒 dermal denticle)는 미생물이 피부에 정착하지 않도록 막는다. 여기서 세균을 피치와 같은 표면에 들러붙기 어렵다는 사실이 드러난다. 피치 표면에서는 여러 개의 이랑 위에 걸쳐 있거나, 이랑 사이의 틈을 파고들어야 한다. 울퉁불퉁한 표면은 평평한 표면보다 세균의 접촉 면적이 좁으며 세균의 세포막을 긴장하게 만든다. 울퉁불퉁한 표면에 달라붙기위한 에너지 요구량이 너무 크면 세균은 다른 장소에 정착한다. 브레넌은 이랑의 너비 대 높이 비율을 측정하여 미생물 정착을 막는 정확한 수치를 알아내고, 그 수치를 토대로 합성 재료의 표면을 설계했다.
그리고 개발한 제품에 ‘샤클릿 Sharklet‘이라는 이름을 붙였다. 이 새로운상어 기술로 무장한 브레닌과 그가 설립한 기업은 선박을 비롯한 다양한 물체에 세균이 달라붙지 않도록 방지하는 제품을 개발할 계획이다.
세균 방지 표면이 응용된 제품은 세균 관리가 관건인 병원에서 열렬히 환영받을 것이다. 이전부터 과학자들은 세균 없는 표면을 어떻게 유지할 수 있는지 연구해 왔으며, 한 가지 방안은 세균 확산을 막는 물질을 사용하는 것이다. 이를테면 구리 합금은 세균 세포에 독성이 있다. 이러한 물질은 세포의 생명 활동을 방해하므로 직접 닿으면세포가 죽게 된다. 상어 피부를 본떠서 만든 개발품은 조금 다르게 작용하는데, 세균을 죽이는 대신 세균의 부착을 막는다. 이러한 제품은문손잡이, 벽, 전등 스위치, 탁자 등 여러 사람이 빈번하게 접촉하는표면에 상당히 유용할 것이다. 이들 표면은 온종일 수많은 사람이 만지는 일상적인 접촉점으로, 세균에게 환영받지만 인간에게는 이롭지않다. 이러한 표면을 세균에 강한 재료로 만들면 메티실린내성황색포도알균 MRSA과 같은 치명적인 슈퍼박테리아의 확산과 그에 따른 감염을 낮출 것이다.
이야기가 시작된 바다로 돌아가면, 상어 피부 기술은 선박과 수중 연구선, 심해 로봇의 선체에 쓰일 수 있다. 이를 통해 선체 표면은 게으른 무임승차자 따개비로부터 마침내 벗어날 것이다. 우리는 이따금 상어를 살인마로 여기지만, 머지않은 미래에 상어 피부 기술은 병원에서 수백만 명의 생명을 구할 열쇠가 되리라. - P149

딱다구리의 선진적 충격 흡수 시스템은 자전거 헬멧에서...

딱다구리의 선진적 충격 흡수 시스템은 자전거 헬멧에서 비행기 블랙박스, 우주선 충격흡수장비까지 인류에게 많은 가르침을 준다. 수많은 CT 촬영에 동의해준(?) 딱다구리에게 감사를.

딱따구리는 중력의 1,000배가 넘는 힘을 견디기 위해, 두개골이 충격을 흡수하고 손상을 최소화하도록 설계되었다. 딱따구리의 두개골은 스펀지처럼 압축되거나 팽창할 수 있다. 뇌를 감싼 뼈는 섬유주trabecula (미세한 기둥 모양의 조직)로 가득 채워져 있어 두툼하고 성질이 스펀지와 같다. 이 구조는 뇌를 지지하고 보호하는 촘촘한 ‘그물망‘을 형성하여 저주파 진동이 통과하지 못하도록 막는다. 두개골은 본질적으로 뇌를 지키는 갑옷이다.
딱따구리는 뇌에 갑옷뿐만 아니라 ‘안전벨트‘도 지닌다. 인간의 설골(목뼈)은 혀를 고정하고, 음식물 등을 삼키는 동작을 돕는다. 이 뼈는 목의 앞부분, 구체적으로 아래턱과 후두 사이에 깊숙이 박혀 있으며 형태가 말발굽처럼 생겼다. 딱따구리의 설골은 환경에 아주 잘 적응했다. 인간의 설골보다 길이가 길어 두개골 전체를 고리 형태로 감싸면서 두개골에 탄성이 강하고 튼튼한 지지대로 작용한다.  - P52

해발 8천미터 히말라야에서도, 섭씨 100도의 온천에...

해발 8천미터 히말라야에서도, 섭씨 100도의 온천에서도, 수압 1천배의 심해에서도, -94.7도 남극에서도, 그리고 물없이도 수십년을 살아내는 완보동물의 생존술은 조물주가 인류에게 남겨놓은 짜릿한 퍼즐 같다.

완보동물 기술의 또 다른 응용 분야는 혈소판보다 훨씬 친근한 백신이다. 약 200년 전인 1796년에 최초로 접종된이후 백신은 B형 간염, 콜레라, 소아마비, 파상풍, 이제는 코로나19와 같은 질병으로부터우리를 보호하며 의심의 여지없이 인류의 삶을 향상시켰다. 그런데백신 역시 보관과 운송이 까다롭다. 실제로 전체 백신의 절반은 운송도중 효능을 잃으며, 혈소판과 달리 백신은 냉장보관해야 하는 까닭에 전기가 없거나 안정적으로 공급되지 않는 여건이면 특히 운송하기힘들다. 게다가 백신은 목적지에 안전하게 도착하더라도 계속해서 낮은 온도로 보관되다가 유통기한 내에 사용되어야 한다. 만약 트레할로스나 그와 비슷한 화합물을 사용해 백신을 건조할 수 있다면, 백신에 넣어서 실온에서 운반하고 저장하다가 필요한 시점에 활성화하면
된다. 이 안정적이며 손쉬운 방식을 토대로 의약품의 유통기한이 며칠 에서 몇 개월 심지어 몇 년으로 연장되어 지구 구석구석까지 의약품 접근성이 향상되기를 기대한다. - P46