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생체 공학(bionics)이란 자연에서 얻은 지식을 이용하여 기술적인 문제를 해결하는 과학 분야다. 생물학자들과 기술자들이 이 분야에서 일한다. 생물학을 뜻하는 ‘biology’는 그리스어 ‘bios(생명)’와 ‘logos(학문)’에서 나온 말로 ‘생명에 관한 학문’이라는 뜻이다. 생명을 가지고 스스로 살아가는 생물인 식물과 동물 그리고 인간의 몸을 다룬다. 기술은 인간이 편리하게 생활하기 위해 만든 온갖 장치, 기계, 도구 등을 말한다.  오랜 세월 생존한 동물과 식물의 뛰어난 재주를 알아내기 위해 생체 공학은 두 가지 방법을 사용한다. 하나는 특정한 문제를 염두에 두고 그 해결 방법을 찾기 위해 자연을 살피는 것이고, 또 하나는 자연에서 우연히 무언가 흥미로운 것을 발견한 다음에 그것을 기술에 응용하는 것이다. 앞의 방법을 ‘하향’ 원리라고 한다. 이를테면 생체 공학을 통해 비행기를 개량하고자 할 때 황새, 갈매기, 민들레씨를 모범으로 삼아서 무엇을 배울 수 있을지 여러 각도로 연구하는 것이다. 뒤의 방법을 ‘상향’ 원리라고 한다. 이를테면 깨끗한 연잎의 표면을 보고 자가 세정을 연구하거나 우엉 열매를 통해 운동화와 가방을 비롯한 온갖 제품에 널리 쓰이는 벨로크를 연구하는 식이다.  생체 공학은 인류의 발명품에 오래 전부터 사용해 왔다. 곤충과 파충류가 지닌 발의 특수한 표면은 새로운 접착테이프의 모범이 되었고, 어떤 벌이 지닌 특별한 솜씨는 원유 유출 사고가 일어났을 때 바다에서 기름띠를 제거하는 데 쓰인다. 내구성이 강하거나 특별히 단단하면서도 아주 가벼운 물질을 개발하려고 하는 과학자들은 식물과 조개껍데기를 연구하고, 나무와 뼈의 성장 원리는 가벼운 자동차를 제작하는 데 이용된다. 수백만 년 동안 계속 변하는 환경에 끈질기게 적응하며 살아온 생물의 생존 기술이 인간에게 훌륭한 교과서가 되어 온 것이다.  펭귄은 본래 새이지만 날지 못해요. 그 대신에 탁월한 수영 능력을 지녔어요. 이 특이한 새는 하루에 길게는 10시간 동안 수영을 하면서도 에너지를 아주 조금만 써요. 100킬로미터를 수영하는 데 겨우 크릴 1킬로그램만 먹으면 충분하거든요. 이렇게 작은 에너지 소비량 때문에 생체 공학자들은 펭귄에게 특별한 관심을 쏟지요. 펭귄은 특별한 체형을 지닌 덕분에 물속에서 거의 아무 힘도 들이지 않고 미끄러지듯 나아갈 수 있거든요. 어떤 체형일까요? 펭귄의 체형을 자세히 관찰하면 흥미로운 점들이 보여요. 몸의 중앙이 굵고 양끝이 가는 원기둥꼴 모양의 방추형 몸매를 가졌다는 점이에요. 하지만 정확한 방추형은 아니고 머리와 꼬리 근처에서 몸의 굵기가 급격히 가늘어지지요. 이런 체형 덕분에, 이미 앞 장에서 얘기했으며 여러분이 물속에서 수영할 때에도 생겨나는, 전진을 방해하는 소용돌이가 크게 줄어든답니다. (82 - 83쪽)  짧고 촘촘한 펭귄 깃털의 구조도 펭귄이 물이나 공기의 저항을 거의 받지 않을 수 있게 해 주는 주요 요소이다. 게다가 더 빨리 헤엄치고 싶을 때 펭귄은 깃털 속에 품고 있던 공기를 내뿜는다. 내뿜은 미세한 공기 방울들은 펭귄에게 잠깐 동안 추가로 추진력을 더해 주는 효과를 낸다. 터보 엔진 역할을 하는 것이다. 이러한 펭귄은 소형 비행기나 잠수함을 만드는 데 모범으로 삼기에 충분하다.  생체 공학의 저장고라 할 자연에서 배울 것은 무궁무진하다. 인류가 배운 것보다 배우지 못한 게 더 많을 테다. 그렇지만 생체 공학 발명품이 긍정적인 것만은 아니다. 인류에게도 자연에게도 해로울 수 있다. 실제로 인류가 만든 수많은 발명품이 자연을 해치고 있다. 기후 변화와 원료 고갈은 인류 앞에 놓은 새로운 도전이며 지금 당장 풀어야 할 숙제이다. 인류가 살길을 찾으면서 지구의 다양한 생태계를 지켜 나가려면, 과학과 기술에서 여러 가지 문제를 친환경적으로 풀어나가는 것이 무엇보다 중요하다.

21세기 가장 주목받는 학문 분야, 생체 공학말을 알아듣고 숙제를 대신 해 주는 로봇이 있다면? 샤워기 아래에 서 있기만 해도 저절로 몸이 깨끗해진다면?식물 색소로 현재보다 성능이 훨씬 좋은 태양 전지를 만든다면?이런 일들이 가능할까?쉽지는 않겠지만 자연이 가진 놀라운 비법을 잘 응용할 수만 있다면 언젠가는 실현 가능할수도 잇습니다. 이미 여러 생체 공학 연구 팀들이 이런 목적을 이루기 위한 연구에 매진하고 있습니다. 생물학(biology)과 기술(technics)의 합성어인 ‘생체 공학(bionics)’은 기존의 과학적, 공학적 한계를 넘어 자연과 인간에 한발 더 가까이 다가간 과학 분야로, 오랜 기간 자연에 적응하여 진화해 온 생물체의 우수한 특성을 인간의 기술에 적용하는 학문입니다. 천장을 내달릴 수 있는 도마뱀붙이의 발, 재빠르게 헤엄치도록 돕는 상어의 피부, 낭비가 전혀 없는 구조물인 육각 모양 벌집 등 자연에서 찾을 수 있는 발명과 기술의 아이디어는 무궁무진합니다. 친환경적인 미래의 핵심 기술 생체 공학, 자연에서 배우는 발명의 기술 은 이러한 생체 공학의 의미와 가치, 구체적인 응용 분야, 현재의 성과와 앞으로의 과제 등 생체 공학 전반의 내용을 이론과 실험으로 통합해 담은 과학서입니다. 모범이 될 생물체를 어떻게 선정하는지, 과학적으로 어떤 원리에 의해 적용되는지를 실제 연구 사례로 설명하므로 어린이에게도 어른에게도 한층 쉽게 다가옵니다.

생체 공학, 자연이 만든 발명품들
우리가 자연에서 배울 수 있는 것
생체 공학 - 생물학과 공학
목적을 가지고 자연을 살펴보기: ‘하향’ 원리
자연에서 기술로: ‘상향’ 원리
자연은 아이디어 상자

날아다닌다는 꿈
태초에 새가 있었다
연대적인 비행기를 향한 발전
비행기가 날 수 있는 이유
상승 기류의 생체 공학

물속의 물고기처럼
탁월한 수영 선수들의 여러 묘수
현대적인 비행기를 향한 발전
비행기가 날 수 있는 이유
상승 기류의 생체 공학

로봇이 걷기를 배우면
인간을 돕는 로봇
생체 공학적 로봇 팔
생체 공학적 보행 로봇
로봇 축구: 보기와 보여 주기
센서와 통신
생체 공학적 센서들


점착, 접착, 세정
다양한 표면들
곤충들의 멈춤 메커니즘
모래 폭풍이 단련된 기적의 도마뱀
부지런한 벌은 환경에 이롭다
물거미 - 잠수할 때 잠수종을 사용하는 거미
세탁할 필요가 없어 - 연잎의 묘수

경이롭게 튼튼한 건축물
자연에서 영감을 얻다
건물과 건축 재료의 어울림
자연을 본뜬 튼튼한 건물
공기를 감싸고 있는 껍질
접어서 튼튼하게 한다
복합 재료
복합 재료로 된 식물의 줄기

가볍게, 강하게, 적합하게
점점 더 나아지는
풀줄기처럼 튼튼한
나무처럼 튼튼한
뼈 - 최대한 가볍고 필요한 만큼 튼튼하게
생체 공학적으로 최적화된 자동차 부품

영리한 에너지 절약법
북극곰이 등 따습게 지내는 비법
태양 전지 - 태양 에너지로 전기를 생산한다
에너지 절약형 냉난방 장치
나미브사막거저리처럼 물을 마신다
에너지 정책

생체 공학, 셀 수 없이 많은 아이디어
앎을 통한 진보
미래을 향한 도약

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