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갯가재 집게발이 단단한 이유...로봇에 적용하면?

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2018년 01월 16일 22:00 프린트하기

 

University of California - Riverside 제공
University of California - Riverside 제공 

권투 선수는 손을 보호하기 위해 헝겊이나 특수한 끈을 주먹에 둘둘 감는다. 세상에서 가장 작은 주먹을 휘두르는 야행성 갑각류, 갯가재 (영문명은 사마귀 새우)도 권투 선수처럼 자신의 무기를 보호하기 위한 특별한 내부 구조가 있음이 확인됐다.

 

갯가재는 인간의 눈에는 작아 보이지만, 몸집에 비해 엄청난 힘을 발휘하는 나름 포식동물이다. 갯가재의 무기인 강한 집게발을 감싼 특수 보호구의 성질을 연구하면 향후 초고강도 신소재 개발로 이어지리란 기대다. 

 

미국 캘리포니아주립대 리버사이드캠퍼스 화학및환경공학과 데이비드 키사리우스 교수팀은 갯가재가 먹이를 잡을 때 사용하는 집게발을 보호하기 위해 특유의 나선형 섬유 구조를 내부에 발달시킨 것을 발견, 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’에 16일 (현지시각) 발표했다.

 

갯가재는 집게발을 순간적으로 휘둘러 먹이를 공격해 사냥을 하는 갑각류다. 먹이를 찌르는 작살형 집게발이 있는 종과 조개껍질처럼 단단한 것을 부수는 망치형 집게발을 가진 종으로 크게 나뉜다. 연구팀은 차세대 복합 소재를 만들기 위해 2014년부터 갯가재의 집게발을 연구했으며, 집게발의 겉 부분이 키틴섬유로 코팅돼 손상에서 보호한다는 것을 밝힌 바 있다.

 

집게발 내 나선형 줄무늬 섬유구조가 힘을 분산시켜 손상을 막는다. - University of California - Riverside 제공
집게발 내 나선형 줄무늬 섬유구조가 힘을 분산시켜 손상을 막는다.
- University of California - Riverside 제공

갯가재는 망치형 집게발을 초속 23m의 속도로 내리쳐 먹이를 잡는다. 연구팀은 망치형 집게발을 가진 갯가재가 집게발의 손상을 막기 위해 내부에 특유의 구조를 발달시킨 것을 찾아냈다.

 

집게발 내부에는 나선형 섬유가 일정한 모양을 그리며 반복해 분포돼 있다. 타격을 받았을 때 힘을 분산시키고 충격을 흡수해 균열이 생기지 않도록 한다, 연구팀은 정교한 방패를 가진 조개를 부수기 위해 이런 구조가 필요했다고 분석했다. 겉의 코팅으로 일차적으로 집게발의 손상을 막는데 더해 내부의 구조물이 추가로 균열을 막아 내구성을 끌어 올린 것이다. 

 

키사리우스 교수는 “권투할 때 손에 감는 헝겊처럼 특정 패턴을 가진 내부 줄무늬가 집게발의 내구성을 대폭 향상 시키는 것”이라며 “(이를 응용하면) 각종 스포츠 용품뿐 아니라 우주 탐사 로봇의 내구성 강화에도 기여할 수 있다”고 말했다.

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