생물모방학 고양이 혀 모방 로봇과 브러쉬등 일상과 미래를 업그레이드

 

자연과 동물의 놀라운 기능에서 영감을 받아 개발된 제품들은 우리 생활 곳곳에서 찾아볼 수 있습니다. 이러한 제품들은 동물의 특성을 모방하여 인간의 삶을 더 편리하고 효율적으로 만들어줍니다. 고양이 혓바닥의 독특한 구조도 인간의 기술 발전에 영감을 주었습니다. 자연의 형태와 특성에서 힌트를 얻어 소비자 제품과 재료의 기능성을 향상하는 기술로 널리 이용되고 생물모방학(biomimicry)과 생체모방 기술의 응용분야, 고양이 혓바닥 구조를 응용한 사례와 업그레이드 가능성을 알아봅니다.

 

www.ssg.com 캡처사진

 

<목차>
생물모방학과 응용분야
  생물모방학
  생물모방학 기술의 주요 응용분야
  생물모방학으로 탄생한 대표적 발명품들
고양이 혀구조를 모방한 제품과 기술
  연구사레와 제품
  고양이 혀의 구조를 응용해서 미래를 업그레이드할 수 있는 기술

 

생물모방학과 응용분야

생물모방학(biomimicry)

생물모방학 또는 바이오미메틱스는 자연 속의 디자인 요소나 생물체의 특성을 연구하여 모방 기술을 개발하는 학문입니다. 이 분야는 생명을 뜻하는 'Bios'와 모방을 의미하는 'Mimesis'에서 유래한 이름을 가지고 있으며, 자연에서 영감을 받아 혁신적인 제품이나 기술을 개발하는 데 중점을 둡니다.

 

나뭇잎을 모방한 태양전지, 거미줄처럼 꼰 강철섬유, 조개를 모방한 깨지지 않는 세라믹, 그리고 침팬지로부터 배운 암 치료법 등이 생물모방학의 연구 결과로 나타난 혁신적인 사례들입니다. 이러한 연구는 생태학, 생명공학, 나노기술, 재료공학, 로봇공학, 인공지능 등 다양한 과학기술 분야에 적용되고 있습니다.

 

생물모방학은 지속가능한 발전을 추구하는 현대 사회에서 중요한 역할을 하며, 환경을 유지할 수 있는 경제 발전을 의미하는 지속가능성의 핵심 요소로 여겨집니다. 자연을 모델로 삼아 인류의 문제를 해결하고자 하는 이 학문은 앞으로도 많은 발전이 기대되는 분야입니다.

 

생물모방학 기술의 주요 응용 분야

<에너지>

생체모방은 보다 효율적이고 지속 가능한 에너지 생산 및 사용 방법을 개발하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 과학자들은 태양 에너지를 포집하는 나뭇잎의 능력을 모방하여 인공 광합성을 개발하고 있습니다.

 

<의료>

생체모방은 새로운 의료 기기 및 치료법을 개발하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 과학자들은 인공 혈관을 설계하기 위해 혈관의 구조와 기능을 연구하고 있습니다.

 

<건축>

생체모방은 보다 효율적이고 지속 가능한 건물을 설계하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 과학자들은 흰개미집의 온도 조절 능력을 모방하여 에너지 효율적인 건물을 개발하고 있습니다.

 

<재료>

생체모방은 더 강하고 가볍고 내구성이 뛰어난 새로운 재료를 개발하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 과학자들은 조개껍데기의 구조를 모방하여 강하고 가벼운 복합재료를 개발하고 있습니다

 

<신소재 개발>

생물의 특성을 모방하여 새로운 재료와 기술을 개발하는 분야입니다. 나노 및 마이크로 구조를 기반으로 한 구조와 기능의 모방을 통해, 생물모방학과 나노기술의 원리를 활용합니다.

 

<항공 및 운송>

자연에서 영감을 받은 구조와 기능을 항공기나 차량에 적용하는 사례가 있습니다. 예를 들어, 대머리 독수리에서 영감을 받은 항공기 디자인이나, 개암초의 열매에서 영감을 받은 벨크로(Velcro)와 같은 제품이 개발되었습니다.

 

<지속 가능한 기술>

스파이더에서 영감을 받은 스핀텍스 엔지니어링이나 홍합의 수중 접착력을 모방한 고성능 무독성 접착제 'PCS' 개발 등, 지속 가능한 지구를 추구하는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

 

 

생물모방학으로 탄생한 대표적 발명품들

-벨크로 (Velcro)

발명가 조르주 드 메스트랄 (George de Mestral) 은 개암초의 열매가 그의 옷과 개의 털에 달라붙는 것을 관찰하고, 이를 모방하여 벨크로를 발명했습니다. 그는 열매의 작은 훅이 옷감의 루프에 걸리는 원리를 이용했습니다.

 

-모기 바늘을 모방한 주사 바늘

모기가 피를 빨 때 거의 통증을 느끼지 못하는 것에서 영감을 받아, 통증을 최소화하는 주사 바늘을 개발했습니다. 모기의 빨대는 매우 얇고, 피부를 관통할 때 진동을 일으켜 통증을 줄입니다.

 

-상어 피부를 모방한 항균 표면

상어의 피부는 미세한 무늬가 있어서 박테리아가 붙기 어렵습니다. 이를 모방하여 항균 표면을 개발했으며, 병원에서 감염을 줄이는 데 사용될 수 있습니다.

 

-연꽃 효과를 이용한 자가 청소 코팅

연꽃잎은 물방울이 잎 위에서 구르면서 먼지를 쓸어가는 자가 청소 기능을 가지고 있습니다. 이 원리를 이용한 코팅 기술은 건물 외벽, 창문, 자동차 등 다양한 분야에서 사용됩니다.

 

-나비 날개에서 영감을 받은 디스플레이 기술

나비 날개의 색상은 색소가 아닌 구조적 색상으로, 빛이 날개의 미세 구조에 반사되고 간섭되어 나타납니다. 이 원리를 모방한 디스플레이 기술은 더 밝고 선명한 색상을 제공합니다.

 

고양이 혀 구조를 모방한 제품과 기술

<고양이 혓바닥 구조와 기능>

고양이 혀, 사포보다 강력하다! 털 관리 부터 건강 체크까지, 혓바닥 구조와 다양한 기능 총정리

고양이 혀의 독특한 구조에서 영감을 받아 다양한 분야에서 혁신적인 제품과 기술이 개발되고 있습니다. 특히, 고양이 혀의 작은 돌기(papillae)는 그루밍(grooming)과 먼지 필터링에 도움을 주는데, 이러한 특성을 모방하여 부드러운 물체를 쉽게 잡을 수 있는 로봇 기술과 청소 제품에 적용되고 있습니다.

 

연구사례와 제품

미국 조지아공대에서 실시한 연구에서는 고양이의 혀를 모방하여 부드러운 물체를 쉽게 잡을 수 있는 로봇 기술을 개발했습니다. 이 연구에서는 알렉시스 노엘 박사와 연구팀은 고양이의 혀의 융모를 모방하여 실리콘으로 만든 고양이 혀 융모를 실제 크기의 약 4배로 확대하여 3D 프린트하여 고양이의 혀가 부드러운 물체를 잡을 때 사용하는 자연스러운 메커니즘을 모델링했습니다. 이 기술로 고양이 혀 구조를 모방하여 만든 융모 구조가 소프트 로보틱스 분야에 적용되어 로봇이 더 셈세하고 유연하게 물체를 다룰 수 있도록 도울 수 있게 되었습니다.

 

일본 샤프 사는 고양이의 혀 구조를 모방하여 청소기 'EC-WX300/VX300’을 개발했습니다. 이 청소기는 흡입한 먼지 등 쓰레기를 압축하는 회전 날개의 표면에 고양이 혀와 같이 폭 1밀리미터 정도의 가시 모양 돌기가 돋아나 있습니다. 이 돌기는 먼지 등을 서로 휘감아 쓰레기를 10분의 1로 압축함으로써 쓰레기를 버리는데 필요한 노력을 줄여줍니다.

 

고양이 혀의 돌기 모양을 모델을 활용하여 만든 브러시는 인간의 머리카락과 반려동물의 엉킨 털을 풀어주고 먼지를 제거하는 데 사용되고 있습니다. 고양이 혀의 돌기 모양과 침을 모으는 구조는 다양한 청소 제품으로 응용되고 있으며 이기술이 로봇 청소기에 적용된다면 먼지제거와 액체청소를 동시에 처리할 수 있을 것으로 기대됩니다. 

 

<고양이 그루밍 브러시>

고양이혀 애묘 휴대용 브러쉬 애정표현 그루밍브러시

고양이 혀의 구조를 응용해서 미래를 업그레이드할 수 있는 기술

1. 털 제거 및 청소 도구

고양이 혀는 털과 먼지를 효과적으로 제거하는 데 탁월합니다. 혀 표면의 작은 가시는 빗살처럼 작동하여 털과 먼지를 잡아줍니다. 이러한 구조를 응용하여 옷이나 가구에서 털을 제거하는 도구를 개발할 수 있습니다. 또한, 좁은 공간이나 구석구석까지 털과 먼지를 깨끗하게 제거할 수 있는 청소 도구 개발에도 활용될 수 있습니다.

 

2. 빗 및 헤어 브러시

고양이 혀의 가시는 뭉친 털을 풀어주는 데도 효과적입니다. 이러한 구조를 응용하여 빗이나 헤어 브러시를 개발하면 빗질이나 브러싱 시 털이 덜 뭉치고 부드럽게 관리할 수 있을 것입니다. 특히 곱슬머리나 탈모가 있는 사람들에게 유용할 것으로 예상됩니다.

 

3. 의료 및 치료 도구

고양이 혀의 가시는 상처를 핥아 치유하는 데 도움을 주는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 구조를 응용하여 상처 치료를 위한 의료 도구나 혀 솔을 개발할 수 있습니다. 또한, 혀의 움직임을 따라 하는 로봇을 개발하여 인공 후각이나 미각 시스템을 만드는 데에도 활용될 수 있습니다.

 

4. 섬유 및 소재 개발

고양이 혀의 가시는 털과 먼지를 잡아주는 기능뿐만 아니라, 물을 흡수하고 빨아들이는 기능도 가지고 있습니다. 이러한 특성을 응용하여 흡습성이 뛰어난 섬유나 소재를 개발할 수 있습니다. 또한, 액체를 효과적으로 이동시키거나 분사하는 기능을 가진 소재 개발에도 활용될 수 있습니다.

 

5. 로봇 및 인공지능 개발

고양이 혀의 구조와 기능은 로봇 및 인공지능 개발에도 영감을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 좁은 공간에서 움직일 수 있는 로봇 팔이나, 물체를 잡고 조작하는 로봇 그리퍼를 개발하는 데 활용될 수 있습니다. 또한, 촉각 센서나 인공 후각 시스템을 개발하는 데에도 참고할 수 있습니다.

 

이처럼 고양이 혀의 구조는 다양한 분야에서 응용될 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 앞으로 과학기술의 발전과 함께 고양이 혀의 기능을 더욱 정확하게 이해하고 활용한다면, 인간의 삶을 더욱 풍요롭게 만들 수 있는 새로운 기술들이 개발될 것으로 기대됩니다.

 

 

<참고>

https://www.etnews.com/20161124000422

https://www.hani.co.kr/arti/animalpeople/companion_animal/870926.html

생물모방과 표면기술.pdf

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