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2019년 6월 13일 목요일

갯가재의 완벽한 방패인 꼬리의 비밀을 밝히다.



(A mantis shrimp curls a shield-like segment on its tail, called a telson, to protect itself against blows from a rival mantis shrimp's powerful dactyl club. Credit: Roy Caldwell/UC Berkeley)


 갯가재 (mantis shrimp)는 강력한 앞다리를 총알처럼 빠른 속도로 발사해 먹이를 잡거나 경쟁자를 공격하는 갑각류입니다. 갯가재의 앞다리는 엄청난 압력과 충격을 견딜 수 있게 진화했기 때문에 과학자들은 여기에서 영감을 얻어 신소재를 개발하고 있습니다. 갯가재의 앞다리에 가벼우면서도 엄청난 충격을 견딜 수 있는 신소재의 비밀이 담겨 있기 때문입니다. 




 그런데 갯가재의 놀라운 신소재 기술은 사실 꼬리에도 숨어 있습니다. 갯가재의 사냥 방식은 굴 속에 숨어 있다. 갑자기 튀어 나와 주먹을 날리는 것인데, 이를 위해서 적당한 굴을 확보하는 것이 매우 중요합니다. 당연히 갯가재 사이의 경쟁이 치열합니다. 방패처럼 큰 꼬리는 갯가재가 상대방의 강력한 주먹을 방어하는데 요긴하게 사용됩니다. 하지만 꼬리는 많은 충격과 압력에 노출됩니다. 


 UC 리버사이드의 데이빗 키살일러스 교수 (David Kisailus, the Winston Chung Endowed Professor in Energy Innovation at UC Riverside's Marlan)가 이끄는 연구팀은 갯가재의 꼬리가 반복적인 강한 충격을 견딜 수 있는 비결을 연구했습니다. 그 비밀은 꼬리 마디 (telson)의 나선형 구조 (helicoidal structure)에 있습니다. 충격을 받으면 뒤틀리면서 에너지를 흡수하고 다시 원래대로 복원되는 것입니다. 


(The smasher mantis shrimp's telson of the offers the best protection. Credit: Purdue University/Pablo Zavattieri)


 연구팀은 이 독특한 구조가 충돌 시 충격을 흡수할 수 있는 신소재 개발에 도움이 될 것으로 기대하고 있습니다. 더 나은 방탄복이나 헬맷, 그리고 자동차 등에 사용되는 가벼운 충격 흡수 소재 개발이 가장 유망한 응용 분야입니다. 


 갯가재는 오랜 세월 진화하면서 강력한 충격에 버틸 수 있는 가벼운 소재를 개발했습니다. 과학자들은 이를 참고해 수백만년에 달하는 짧은 기간에 쉽게 획득할 수 있을 것입니다. 


 참고 


Nicholas A. Yaraghi et al, The Stomatopod Telson: Convergent Evolution in the Development of a Biological Shield, Advanced Functional Materials (2019). DOI: 10.1002/adfm.201902238



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