기획·칼럼

성게 이빨 모방한 우주탐사장비

[재미있는 바다 이야기] 생물 흉내내는 공학기술

밤송이처럼 생긴 성게는 밤송이와 쌍둥이라고 해도 될 정도로 꼭 닮았다. 1814년 정약전이 저술한 『자산어보』에서도 성게를 율구합(栗毬蛤)이라 하였다. 밤송이를 닮은 둥근 조개라는 뜻이다. 극피동물에 속하는 성게는 조개와 같은 연체동물이 아니기 때문에 동물분류학 체계로 보면 잘못된 이름이지만, 생김새와 특징은 아주 잘 묘사되었다.

우리나라에서 성게는 중요한 수산식품이다. 흔히 알 또는 일본말로 ‘우니’라고 부르는 성게 암컷과 수컷의 생식소는 고소한 맛 때문에 인기가 높다. 그런데 요즘 싼 중국산 성게 알 때문에 수출하는 양이 줄어들어 덜 잡다보니 성게 숫자가 늘어나 골칫거리가 되었다. 성게는 대형 해조류를 먹고 사는데, 성게 숫자가 늘다보니 바다 숲이 점점 황폐해지고 있는 것이다. 해조류 가운데 특히 대형 갈조류는 성게가 좋아하는 먹이다. 성게가 늘어나면서 이들이 먹어치우는 해조류의 양도 엄청나 여기저기 바닷가의 해조 숲이 남아나지 않는다. 독도 인근 해조 숲도 최근 성게가 늘어나 망가지고 있다는 조사 결과도 있다.

사진  바위에 구멍을 파고 숨은 밤송이 닮은 성게. ⓒ 김웅서 / ScienceTimes

사진 바위에 구멍을 파고 숨은 밤송이 닮은 성게. ⓒ 김웅서 / ScienceTimes

우리는 성게 때문에 골머리를 앓고 있는데, 태평양 건너 미국에서는 이 성게가 우주탐사선을 만드는데 도움을 주고 있다. 미국 샌디에이고 소재 캘리포니아대학교의 공학자와 해양생물학자로 구성된 연구팀이 성게의 입과 이빨 부분을 본 떠 화성과 같은 다른 행성에서 광물 시료를 채집할 수 있는 집게발 모양의 장비를 개발하였다고 사이언스 데일리가 5월 2일 보도하였다.

연구팀은 물건을 집어 올리는 이런 집게를 원격조종이 가능한 작은 이동장치에 달아 바닷가 백사장에서 시험하였다. 시험은 성공적이었다. 다음은 흙의 밀도와 습도 등을 화성의 토양과 비슷하게 만든 모래사장에서 테스트하였다. 화성 토양 환경에서도 이 장치는 효과적으로 작동하였다.

아리스토텔레스가 본 성게 이빨

성게의 입 부분을 자세히 관찰하고 가장 먼저 기록을 남긴 것은 그리스 철학자 아리스토텔레스(기원전 384년~기원전 322년)이다. 성게의 이빨은 마치 불을 밝히는 랜턴(등)처럼 생겼다. 성게의 이빨에 ‘아리스토텔레스의 랜턴(Aristotle’s lantern)이란 이름이 붙은 이유다. 아리스토텔레스는 철학자일 뿐만 아니라 생물학과 물리학에도 조애가 깊었던 과학자였다. 생물은 아무 것도 없는 자연 상태에서 저절로 생겨난다는 ‘자연발생설’을 주장한 치명적인 실책이 있기는 하지만 말이다.

성게의 입 구조는 다섯 개의 휘어진 이빨과 이를 움직일 수 있는 근육으로 이루어졌다. 다섯 개의 이빨은 몸 바깥쪽으로 끝이 모아져 마치 돔처럼 보인다. 동전 넣고 인형 뽑기 하는 기계의 집게를 연상하거니 고철이나 종이를 치우는 청소트럭의 집게발을 떠올리면 된다. 이빨의 끝부분은 삼각형 모양으로 생겨 먹이를 갉거나 자르거나 씹기에 알맞게 생겼다. 성게의 이빨은 아주 단단해서 바위에 구멍을 팔 수 있을 정도이다. 이빨로 파서 만든 움푹한 구멍은 성게의 좋은 은신처가 된다. 성게는 우리가 손가락을 쥐었다 펼쳤다 하는 것처럼 이빨을 움직이면서 해조류를 갉아먹는다.

생물을 흉내 내는 공학 기술

연구팀은 성게 이빨의 이런 능력에 주목하였다. 지금까지 우주탐사선이 화성 등 다른 행성에서 광물이나 토양을 채취할 때 삽을 사용하였다. 그렇지만 성게 이빨을 본떠 만든 채집 장비는 주변 토양을 어지럽히지 않고 정확하게 원하는 곳의 토양을 채취할 수 있는 장점이 있다.

이처럼 생물의 구조나 기능을 모방해서 공학적으로 이용하는 기술을 생체모방공학(biomimetics)이라고 한다. 생물을 뜻하는 바이오(bio)와 흉내라는 의미의 미메시스(mimesis)를 결합하여 만든 용어이다. 요즘 단추 대신 편하게 사용하는 벨크로(velcro, 찍찍이)나 물에 젖지 않는 옷감도 각각 도꼬마리의 열매와 연잎을 따라 만들었고, 상어의 피부를 모방해서 만든 수영복도 다 생체모방공학의 결과물이다. 우리 주변의 생물을 꼼꼼하게 살펴보면, 성게 이빨처럼 응용할 수 있는 것이 아주 많다.

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