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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

잘려지지 않는 놀라운 구조 : 자연의 설계는 새로운 슈퍼 소재에 영감을 준다.

미디어위원회
2020-10-25

잘려지지 않는 놀라운 구조.

: 자연의 설계는 새로운 슈퍼 소재에 영감을 준다.

(Uncuttable : Designs in nature inspire new super material)

by Lucien Tuinstra


      슈퍼맨에 대해서는 모두가 다 들어보았을 것이다. 영화 속의 이 슈퍼영웅은 특별한 재능, 힘, 강인함을 가진 공상적인 사람이다. 어렸을 때 제 생각 중 하나는 이러한 능력들을 결합하여 더욱 강력한 슈퍼맨을 만드는 것이었지만, 그저 공상적인 생각일 뿐이었다. 그러나 때때로 공상 같은 일이 현실에서 일어나고 있다. 최근에 과학자들은 최근 Scientific Reports 지에서 "절단 불가능한 재질"에 대해 보고하고 있었다.[1]

그림 1. 자몽의 껍질은 놀랍도록 탄력적이다. <wikipedia commons>


강하고 유연하다

독일과 영국의 과학자들은 자연에서 발견되는 몇몇 강하고 탄력적인 재질에 대해 주의 깊게 살펴보아왔다. 이들 중 하나는 연체동물인 전복(abalone)의 매우 단단한 껍질 소재로, 전복과(family Haliotidae)의 크고 작은 바다달팽이(sea snails, gastropods, 복족류)의 여러 그룹에서 발견된다. 또 다른 놀라운 구조는 자몽(grapefruit)의 껍질이다. 다른 감귤류와 마찬가지로, 자몽 껍질은 떨어져도 쉽게 부서지지 않는다. 그 이유는 자몽의 껍질은 견고하지만, 유연하기 때문이다. 자몽의 껍질은 에너지를 흡수하여 충격에 저항할 수 있도록 설계되어 있다.

반면에 전복은 유연한 유기 중간층과 단단한 아라고나이트 타일(aragonite tiles)로 만들어진, 진주층(nacre)이라 불리는 단단한 내부 껍질 층을 갖고 있다.(그림 2 참조)[1] 이 구조는 포식자의 공격에 저항하도록 설계되어있다. 왜냐하면 전복은 빠르게 도망갈 수 없기 때문이다. 이 생존 메커니즘은 “수억 년에 걸쳐 진화했다”고 말해진다.[1] 그렇다면 이 물질이 존재하기 이전에, 포식자로부터 보호하기 위해 사용된 방어 시스템은 무엇이었을까? 라는 의문이 제기된다.

그림 2. 전복 진주층 구조의 현미경적 도식. <wikipedia commons / Kebesfig-2>


특성의 결합

과학자들은 전복 껍질과 자몽 껍질에 영감을 받아, 전복 진주층의 강도와 유연한 특성에, 자몽 껍질의 유연성(탄력성)을 결합하여“ 고도로 변형되지 않고, 매우 저항력이 뛰어난, 새로운 합성 소재를 만들어냈다.[1] 즉, 이 소재는 유연하지만, 특정 위치에 가해지는 이동되는 힘에 저항할 수 있는 인성(toughness)을 갖고 있다. 단단한 구성 성분은 세라믹 구체에 의해 제공되며, 모든 원인들에 기인하여 가해지는 진동을 반사한다. 즉, 소재는 지속적인 진동의 근원을 무력화시키는 방식으로 공명한다. 재료의 유연한 특성은 구체를 포함하는 알루미늄 '포말(foam)'에서 비롯된다. 따라서 유연하지만 매우 강력한 매트릭스가 만들어지는 것이다.(그림 3 참조).


무엇에 적용할 수 있을까?

과학자들은 그들의 새로운 물질을 프로테우스(Proteus, protean이란 단어로부터)라고 불렀다. 프로테우스는 보안문, 보안벽, 보호복 제조에 적합한 특성을 갖고 있다. 놀랍게도 그 소재는 앵글 그라인더(angle grinders), 드릴, 강력한 워터제트의 공격에도 저항할 수 있다. 이것들은 이 새로운 소재를 자르는데 모두 효과가 없다. 프로테우스를 잘라내려면 여러 개의 그라인더 날이 필요하며, 레이저 광선도 방어할 수 있는지는 언급되지 않았다. 이 소재에 대한 흥미로운 후속 실험들이 계속될 것이다.

이 생존 메커니즘은 “수억 년에 걸쳐 진화했다”고 말해진다. 그렇다면 이 물질이 존재하기 이전에, 포식자로부터 보호하기 위해 사용된 방어 시스템은 무엇이었을까? 라는 의문이 제기된다.


창조적 모방

선임 과학자는 홍보 영상에서, 전복을 “자연이 개발한 시스템”으로 묘사하고 있었다.[2] 마치 자연(nature)이 어떤 식으로든 지능을 갖고 있어서, 생체물질을 생산할 목적이 있었던 것처럼 말하고 있다.(실체화의 오류, fallacy of reification)[3]. 진화론적 역사관에 동의하는 과학자들은 때때로 그들의 작업이 매우 창의적인 것이라는 본질을 잊어버리고 있다. 그들은 자연에서 일어나는 방향도 없고, 계획도 없고, 지성도 없는, 무작위적 진화 과정이 놀라운 업적을 달성했다고 가정한다. 어떻게든 생물체(전복 같은)는 결함 없이 수억 년을 살아남았으며, 첨단 생체 소재와 생존 메커니즘을 점차 발전시켰다는 것이다.

좋은 공학자는 그들의 주장과 같이 무작위적 방식으로 일하지 않는다. 미리 생각하고, 계획하고, 지능을 사용한다. 그렇지 않으면 곧 일자리를 잃어버릴 것이다! 이러한 놀라운 독창적인 시스템은 오랜 세월에 걸쳐 서서히 점진적인 시행착오 과정을 통해서 진화한 것이 아니라, 전지전능하신 창조주 하나님에 의해서 설계되어 창조된 것이다. 공학자가 생물에 들어있는 경이로운 기술을 모방할 때, 자연보다는 창조주에 그 원인을 찾아야하는 것이다.

자연의 설계를 인식하고, 모방하고 있는 많은 과학자들이 있다. 지시되지 않은 무작위적 진화 과정에 찬사를 보내는 대신에, 그것을 설계하신 천지의 창조주께 영광을 돌리길 바란다.[4,5]

 


*관련기사 : 자동차 깔려도 끄떡없는 ‘철갑 딱정벌레'의 비밀 (2020. 10. 22. 한겨레)

http://www.hani.co.kr/arti/animalpeople/ecology_evolution/966770.html


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References and notes

1. Szyniszewski, S., et al., Non-cuttable material created through local resonance and strain rate effects, Scientific Reports 2020(10):11539, 20 July 2020 | doi:10.1038/s41598-020-65976-0. 

2. The Engineer, Nature inspires Durham team to create non-cuttable material, theengineer.co.uk, 22 July 2020. 

3. That is, to treat an abstract concept as a physical reality. 

4. Burgess, S. and Statham, D.,Inspiration from Creation: How engineers are copying God’s designs, Creation Book Publishers, Atlanta, 2018. 

5. Sarfati, J.,By Design: Evidence for nature’s Intelligent Designer—the God of the Bible, Creation Book Publishers, Atlanta, 2008.


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출처 : CMI, 2020. 10. 15. (GMT+10)

주소 : https://creation.com/uncuttable

번역 : 미디어위원회



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