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KOREA  ASSOCIATION FOR CREATION RESEARCH

창조설계

거미와 개미 : 가라앉지 않는 금속 구조에 영감을 준다

미디어위원회
2022-12-19

거미와 개미 : 가라앉지 않는 금속 구조에 영감을 준다

(Spiders and Ants inspire an unsinkable metal structure)

Phillip Robinson


     “가라앉지 않는 배, 구멍이 뚫린 후에도 여전히 물에 뜨는 구명 장치, 바다에서 장기간 떠있는 전자 모니터링 장치” 등을 만드는 것을 상상할 수 있는가?[1] 이것들은 새로운 초소수성(superhydrophobic, water-repellent) 금속 구조를 만든 로체스터 대학(University of Rochester) 연구팀의 궁극적인 목표이다.[2]

.수중에서 공기 방울이 있는 잠수종거미


그들의 설계는 두 개의 작은 생물에서 영감을 받았다. 하나는 특수 제작된 수중 거미집에 기포를 가져오는 잠수종거미(diving bell spiders, Argyroneta aquatic, 물거미)였다. 두 번째는 붉은불개미(red imported fire ant, Solenopsis invicta)였는데, 뗏목을 조립하는 형태로 그들의 몸을 서로 연결하여, 방수 구조를 만듦으로써, 물 위에 떠 있는다.(3) 두 생물 모두 그들의 초소수성 몸체로 둘러싸인 영역에 공기를 가두어, 잠수를 하더라도 공기가 빠져나갈 수 없다. 실제로 새로운 금속 구조는 물에 잠긴 경우에도, 동일하게 공기를 유지할 수 있는데, 이것이 성공의 열쇠이다. 

.붉은불개미 뗏목은 그들의 소수성 몸체 표면 사이에 공기가 갇혀 있기 때문에, 나뭇가지에 의해 눌려도 가라앉지 않는다. 


레이저를 사용하여, 공기를 가두는 복잡한 마이크로 및 나노 스케일 패턴을 갖는 두 개의 작은 알루미늄 판의 표면을 식각(etch)하였다. 그런 다음 두 개의 판을 안쪽으로 향하게 배치하여, 에칭이 외부 마모에 노출되지 않도록 했다. 또한 그 판들은 그것들 사이에 공기를 가두고 유지하기 위해, 서로 정확한 거리에 있었다. “초소수성 표면은 구조물을 강제로 물에 잠기게 했을 때에도, 물이 격실로 들어가는 것을 막아줄 것이다.” 심지어 두 달 동안 무게를 가하여 눌러 놓았는데도, 무게를 제거했을 때, 즉시 수면으로 떠올랐다. 또한 연구팀은 그 구조물에 여러 번 구멍을 냈지만, 식각된 초소수성 표면으로 인해, 여전히 공기를 가두어 구조물을 떠있도록 했다.

이 새로운 구조물은 수많은 곳에 적용할 수 있을 것으로 보이며, 그들 중 많은 것들이 선박 산업의 안전을 향상시킬 수 있다. 물론 그러한 구조에 대한 영감은 이미 설계되고 만들어진 생물들에서 비롯된 것이었다. 이것은 그들의 창조자에 대해 많은 것을 말해준다!


.공기를 가두기 위해서 정확한 거리에서 플라스틱 지주로 결합되어 있는, 두 개의 초소수성 금속 판(disc)이 물 위에 떠 있다. 구멍을 뚫거나, 수 주 동안 물속에 담가두었는데도, 가라앉지 않았다.  

.왼쪽의 판(disc)은 식각 처리되지 않아 뜰 수 없다. 오른쪽 판은 공기를 가두기 위해 식각 패턴으로 처리된 것으로, 의도적으로 무게가 실렸음에도 불구하고, 일단 무게가 제거되면, 즉시 표면으로 떠올랐다.


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References and notes

1. Marcotte, B., Spiders and ants inspire metal that won’t sink; rochester.edu, 6 Nov 2019.

2. Zhan, Z. and five others, Highly floatable superhydrophobic metallic assembly for aquatic applications, ACS Appl. Mater. Interfaces 11(51):48512–48517, 6 Nov 2019.

3. Mlot, N.J. and two others, Fire ants self-assemble into waterproof rafts to survive floods, PNAS 108(19):7669–7673, 10 May 2011.


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출처 : Creation 42(4):55, October 2020

주소 : https://creation.com/spiders-ants-boat-design

번역 : 이종헌



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