mobile background

LIBRARY

KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

나무는 태양광 흡수 기술을 가르쳐주고 있다.

미디어위원회
2025-05-11

나무는 태양광 흡수 기술을 가르쳐주고 있다. 

(From Mocking to Mimicking

: The Humble Tree Teaches Tech) 

by Dr. Sarah Buckland-Reynolds 



  나무의 광합성 구조는 나노 수준까지 태양에너지를 포착하는 완벽한 설계임이 검증되었다. 이는 하나님의 지혜에 대한 증거이다.


 태양광 설계자들은 효율성을 위해 '올바른 방법‘을 찾아 나서고 있다.

2025년 4월, 태양에너지 활용을 전례 없이 최적화할 수 있는, 나노기술 분야의 '혁명적인' 혁신에 관한 소식이 전해졌다. Frontiers in Energy Research(2025. 4. 8) 지에 게재된 기사에서, 파라졸라히(Farajollahi)는 1959년부터 현재까지의 나노기술 관련 과학적 논의에서 수집된 문헌들을 분석하여, 최첨단 기술의 발전을 검토했다. 하지만 이러한 공표에는 한 가지 문제가 있었다. 태양에너지 포집 분야의 이러한 '새로운' 발전은 사실 나무가 갖고 있는 오래된 기술에 기반을 두고 있다는 것이다!  

새로운 연구 결과에 따르면, 이 생체모방형 태양광 패널 설계는 기존의 '평평한' 설계와 비교했을 때, 태양에너지 흡수율을 900% 향상시키고 전체 효율을 최소 10% 향상시킬 수 있다는 것이다. 이러한 공학적 독창성은 나뭇가지가 갈라지는 거시적 구조와 잎의 미시적 요소의 특성을 모두 모방하여, 태양에너지의 저장, 포집, 에너지 전환을 최적화함으로써 구현되었다. 

엔지니어들이 효율성 측면에서 이 획기적인 사건을 기념하는 동안, 자연 속의 극도로 효율적인 설계를 보여주는 나무와 식물들이 목적도 없고, 방향도 없고, 지능도 없는 무작위적인 복제 실수에 의해서 우연히 생겨났다는 진화론자들의 이야기는 철회될까?


완벽한 효율성을 향해 진화하고 있는 탁월한 나뭇가지? 

태양광 패널 설계의 개선으로 이어진 나무의 공학적 독창성에서 첫 번째 원리는 노련한 과학자가 아닌 13세 소년인 에이단 드와이어(Aidan Dwyer)가 고안했다고 한다. 드와이어는 나뭇가지의 나선형 패턴을 관찰하고, 이 패턴이 수세기 전(AD 600년경)에 자연의 다른 여러 부분에서도 나타나고 있는 복잡한 수학적 비율의 한 예임을 알게 되었다. 바로 피보나치 수열(Fibonacci sequence)이다. 

나뭇가지와 잎의 피보나치 패턴(피보나치 나선의 잎차례)은 나무가 숲의 수관층(forest canopy) 밀도에 관계없이 햇빛을 최적화하여 받을 수 있도록 한다. 이를 관찰한 드와이어는 나뭇가지 디자인을 태양광 패널에 적용하여, 태양광 패널의 효율을 개선하는 선구적인 아이디어를 떠올렸고, 이는 할아버지의 도움을 받아 프로토타입 모델로 이어졌다. 디자인을 그대로 따라 했을 뿐인데도 효율이 엄청나게 향상되어, 미국 자연사박물관에서 수여하는 ‘젊은 자연주의자 상(Young Naturalist Award)’을 수상했다. 브리스톨과 인도에서 발행된 독립적인 사례 연구들과 출판물(지난 5년 동안 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)에서 발행)은 이러한 배치의 향상된 효율을 입증해주고 있다. 

이 소년은 자연 속의 설계가 목적이 있고, 복제할 가치가 있으며, 공학적 혁신의 길을 열 수 있다는 것을 확인시켜주었다. 하지만, 진화론적 문헌들과 진화론자들은 피보나치 수열을 자연에 내재된 설계적 특성으로 보고 있을까? 

.해바라기(sunflowers)는 피보나치 수열 패턴을 갖고 있는 많은 식물 중 하나이다.

<*Watch this outstanding demonstration of Fibonacci numbers in nature: “Nature by Numbers” by Cristobal Vila. –Ed.>


진화의 역설은 지속된다 

다윈의 '진화계통나무'의 영향으로, 나무의 피보나치 나선 잎차례 구조의 기원은 오랫동안 지적설계가 아닌, 에너지 분포의 함수로만 해석되어 왔다. 예를 들어, 옥스퍼드 대학 식물학자이자 강사였던 아서 해리 처치(Arthur Harry Church)가 1920년에 발표한 중요한 저서에서, 식물의 이러한 구조를 에너지 적응으로 다음과 같이 설명하고 있었다. 

고등식물의 대다수에서 나타나는 잎 순서 구조의 리드미컬한 패턴이라는 일반적인 현상을 식물의 생장 정점에서 에너지가 균등하게 분배된다는 명제와 연관시킬 수 있는 합리적인 확률을 제시하는 가설이 제시된지 이제 꽤 오랜 시간이 지났다 … (Church, 1920: On the interpretation of phenomena of phyllotaxis, p. 1.)

또한 진화론적 관점은 이러한 "에너지 분포"가 점진적으로 진화했으며, 4억 년 된 고대 식물들은 피보나치 수열을 따르지 않았다고 주장하다가, [필요에 따라서] 결국 이 패턴을 "진화"시켰다고 가정한다. 이러한 관점은 지난 5년 동안 Science,  New Phytollogist 등의 저널에 발표된 여러 논문들에 반영되어 있다(예: Turner et al. 2023, Strauss et al. 2019).


하지만 과학자들이 이러한 패턴이 결국 진화했다고 주장하는 이유는 무엇일까?


많은 식물들에서 보여지는 피보나치 수열(식물 잎의 각도가 정확히 137.5도(= 360–222.5, 황금각(golden angle), *222.5 = 360 ÷ 1.618(황금비율, golden ratio))은 식물이 빛을 효율적으로 포착하고, 씨앗을 효율적으로 포장하고, 효율성을 높이고, 뿌리로부터 수분의 공급을 늘리고, 공기 흐름을 최대화하고, 곤충의 수분에 대한 노출을 개선하기 위해서...(목록은 계속됨) 진화했다고(우연히 어쩌다가 생겨났다고) 말해진다. 


정말로 우스꽝스러운 진화 이야기!

…하지만 이 초기 식물들이 빛을 흡수하고, 뿌리로부터 수분의 공급을 늘리며, 수분(pollination)을 촉진하기... 전까지 어떻게 생존할 수 있었는지에 대한 합리적인 설명은 없다. 수백 수천만 년에 걸쳐 정확한 각도(137.5도)에 천천히 적응하면서, 생존하기 위해서, 이러한 이점들이 동시에 생겨났을 것이라고 추정한다. 더욱 궁금한 것은 다양한 환경에서 자란, 생각이 없는 식물들이 어떻게 현대과학조차 경탄하는, 여러 가지 부수적인 이점을 가진, 이처럼 효율적이고 복잡한 구조를 도출할 수 있었을까? 논문에서 발견된 몇 가지 문구는 다음과 같다.

▷ “더 복잡하게 만들기 위해서” 

▷ “상황을 더욱 복잡하게 만들고 있다” 

▷ “복잡성을 한 단계 더 높이는 것” 

▷ “복잡성을 더욱 심화시켰다” 

▷ “상황을 더 복잡하게 만들고 있다” 

▷ “복잡성을 더하다” 

▷ “추가적인 복잡성을 도입했다” 

▷ “복잡성을 높였다” 

▷ “복잡성의 또 다른 차원을 추가했다” 


신비로운 나노 복잡성  

복잡성을 감안하더라도, 태양광 공학자들이 모방할 가치가 있다고 생각한 유일한 설계는 나무 구조의 효율성만이 아니었다. 잎 깊숙한 곳에는 태양에너지를 흡수하고 전달하는 미세구조(chloroplasts, 엽록체)가 있으며, 엽록체 자체에는 틸라코이드(thylakoids)라고 불리는 더 작은 미세구조가 여러 개가 포함되어 있다. 틸라코이드에는 엽록소(chlorophyll, 대부분 잎에서 광합성을 담당하는 색소)가 들어있다.  

이 놀라운 기술을 모방하여, 태양광 엔지니어들은 효율을 높이기 위해서, 이러한 구조물의 복제품을 태양전지판에 사용하고 있는 것이다. 여기에는 에너지 변환을 최적화하는 양자점(퀀텀 닷, quantum dots, 나노미터 크기의 아주 작은 반도체 입자들)과 플라즈모닉 나노입자(plasmonic nanoparticles, 특정 파장의 빛을 흡수하거나 산란시키는 특성을 갖고 있는 나노미터 크기의 입자)가 포함된다. 파라졸라이(Farajollahi)의 연구에 따르면, 이러한 모방은 태양전지 산업에 혁명을 일으켰다는 것이다. 단결정 소재와 박막에 각각 의존했던 "1세대"와 "2세대" 태양전지에서, 빛에 민감한 염료(DSSC: Dye-Sensitized Solar Cells, 염료 감응형 태양전지)를 사용하는 최적의 효율을 자랑하는 "3세대"(현재) 태양전지 기술로 전환한 것이다. 이러한 기술은 엽록소는 물론 심지어 조류(algae)에서 발견되는 유기분자들도 복제한 것이다. 


하지만 주류 과학은 언제쯤 이것에 대한 공로를 자연이 아니라, 창조주께 돌릴 것인가? 

공학 분야에서 생물들에게 영감을 받은 이러한 설계들이 점점 더 많이 채택되고 있음에도 불구하고, 생물학 문헌에서 이러한 설계의 기원은 진화 이야기가 여전히 주류를 이루고 있다. 그러면서 엔지니어들은 창조주의 설계에 대한 공로를 자연과 자신들의 것으로 돌리고 있는 것이다.  

이 모든 것들에 대해서 다윈을 찬양하는 것과 관계없이, 태양에너지 공학의 새로운 지평이 열리면서, 생체모방(biomimicry)에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 경향은 자연의 설계된 특징들이 무작위적으로 생겨난 것이 아님을 분명히 보여준다. 오히려, 그것들은 여러 스케일로 작동하고, 고도로 복잡하며, 인간의 모방보다 훨씬 더 효율적으로 작동된다.

진화론자들은 나무의 놀라운 경이가 진화했다는 믿음에 집착하고, 태양열 공학자들이 나무의 공학적 기술에 대해 창조주께 공로를 돌리지 않지만, 크리스천들은 나무들에서 밝혀지는 놀라운 경이들로 인해 계속해서 놀라운 지혜의 하나님께 영광을 돌린다. 이사야가 선포했듯이,

“여호와께서 이 일을 행하셨으니 하늘아 노래할지어다 땅의 깊은 곳들아 높이 부를지어다 산들아 숲과 그 가운데의 모든 나무들아 소리내어 노래할지어다...” (이사야 44:23)

다음에 주변에서 우리가 종종 당연하게 여기는 이런 '단순한' 나무들을 보게 된다면, 지구상의 거시적 수준에서 미시적 수준까지, 창조주 하나님의 지혜와 능력이 항상 빛난다는 사실을 기억하라. 

*Dr. Sarah Buckland-Reynolds is a Christian, Jamaican, Environmental Science researcher, and journal associate editor. She holds the degree of Doctor of Philosophy in Geography from the University of the West Indies (UWI), Mona with high commendation, and a postgraduate specialization in Geomatics at the Universidad del Valle, Cali, Colombia. The quality of her research activity in Environmental Science has been recognized by various awards including the 2024 Editor’s Award from the American Meteorological Society for her reviewing service in the Weather, Climate and Society Journal, the 2023 L’Oreal/UNESCO Women in Science Caribbean Award, the 2023 ICETEX International Experts Exchange Award for study in Colombia. and with her PhD research in drought management also being shortlisted in the top 10 globally for the 2023 Allianz Climate Risk Award by Munich Re Insurance, Germany. Motivated by her faith in God and zeal to positively influence society, Dr. Buckland-Reynolds is also the founder and Principal Director of Chosen to G.L.O.W. Ministries, a Jamaican charitable organization which seeks to amplify the Christian voice in the public sphere and equip more youths to know how to defend their faith. 


*참조 : The Fibonacci Association, Official Website

Fibonacci sequence in nature, <구글 이미지>

▶ 피보나치 수열

https://creation.kr/Topic103/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6555161&t=board

▶ 나무와 꽃

https://creation.kr/Topic103/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6555242&t=board

▶ 식물의 복잡성

https://creation.kr/Topic103/?idx=6557069&bmode=view

▶ 식물의 설계적 특성

https://creation.kr/Topic103/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6556932&t=board

▶ 광합성의 복잡성

https://creation.kr/Topic103/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6555152&t=board

▶ 생체모방공학

https://creation.kr/Topic102/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=6487906&t=board


출처 : CEH, 2025. 4. 29.

주소 : https://crev.info/2025/04/humble-tree-teaches-tech/

번역 : 미디어위원회



서울특별시 종로구 창경궁로26길 28-3

대표전화 02-419-6465  /  팩스 02-451-0130  /  desk@creation.kr

고유번호 : 219-82-00916             Copyright ⓒ 한국창조과학회

상호명 : (주)창조과학미디어  /  대표자 : 오경숙

사업자번호 : 120-87-70892

통신판매업신고 : 제 2021-서울종로-1605 호

주소 : 서울특별시 종로구 창경궁로26길 28-5

대표전화 : 02-419-6484

개인정보책임자 : 김광