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빨래가 필요없는 옷? - 연잎 효과 목록

조회 : 12351 | 2009-07-27

뜨거운 커피도 튕겨나가는 방수 옷감
연잎의 표면에는 미세한 돌기가 있어서 비가 내려도 물이 스며들지 않습니다. 대신 물방울이 맺혀 있다가 표면을 따라 흘러내리게 되지요. 이 때 잎 표면에 있던 먼지까지 함께 굴러 떨어집니다. 연잎처럼 따로 씻어주지 않아도 스스로 깨끗함을 유지하는 자기세정 기능을 ‘연잎 효과’라고 합니다. 그동안 연잎 효과를 가진 물질을 만들기 위해 많은 과학자들이 연구를 계속해오고 있습니다. 연잎 효과를 가진 발명품 중에는 이미 실생활에 사용되고 있는 것들도 있습니다. 쥬스나 케첩 등을 쏟았을 때 옷감에 스며들지 않고 표면을 따라 흘러내리는 연잎 옷감이 그 예입니다. 그런데 그동안은 뜨거운 물에서도 연잎 효과를 나타내는 옷감은 없었습니다. 얼마 전 미국 미네소타대와 홍콩 과기대 공동연구팀에서 뜨거운 커피나 우유가 닿아도 스며들지 않는 새로운 연잎 옷감을 발명했다고 합니다. 아직 옷감의 색상이나 감촉 등 해결해야 할 문제가 남아있지만 생활을 편리하게 해주는 소중한 발명임이 틀림없습니다.




* 알아보기
- 생체모방과학이란 무엇일까요?
- 연잎 효과란 무엇일까요?
- 연잎 효과를 이용한 발명품에는 어떤 것들이 있나요?




생체모방과학이란 무엇일까요?
그리스 신화에 나오는 이카루스는 깃털을 이어 만든 날개로 하늘을 날았습니다. 자유롭게 하늘을 날아다니는 새를 본뜬 것입니다. 그러나 이카루스는 하늘을 나는 기쁨에 취한 나머지 너무 높이 올라갔습니다. 그 바람에 깃털을 이을 때 썼던 밀랍이 녹아서 바다에 빠져 세상을 뜨고 맙니다. 신화 속 ‘이카루스의 날개’는 비극으로 끝나고 말았지만, 사람들은 아주 오래 전부터 자연을 모방해 왔습니다. 동물이나 식물, 혹은 미생물 등 여러 생물의 생체 반응뿐 아니라 여러 가지 자연 현상을 관찰하고 모방함으로써 많은 발명품을 만들어내고 과학기술을 발전시키고 있는데요. 이런 것을 생체모방과학(기술) 또는 생물모방과학(기술)이라고 합니다.

(신화 속 이카루스의 모습 by Frederic Leighton)




생체모방과학이 발전한 덕분에 우리 생활도 무척 많이 편리해지고 있습니다. 우리 주변에서 찾아볼 수 있는 생체모방과학의 열매로는 갈고리 모양인 엉겅퀴와 우엉의 씨앗을 본떠서 만든 벨크로 테이프(일명 ‘찍찍이’), 바위에 달라붙어 웬만한 파도에도 꿈쩍하지 않는 홍합을 보고 만든 강력접착제, 자유자재로 방향을 바꾸며 하늘을 나는 잠자리를 모방한 헬리콥터나 초소형 비행체, 정육각형 모양의 벌집을 본떠 만든 비행기 날개와 휴대전화 기지국, 그리고 오늘 특별히 알아볼 ‘연잎 효과’ 등 무척 많은 것들이 있습니다.










연잎 효과란 무엇일까요?
연잎 표면에는 아주 많은 돌기들이 있습니다. 그런데 그 돌기들은 크기가 몹시 작아서 돌기 하나의 지름이 1 나노미터 정도 밖에 안 됩니다. 1 나노미터란 바로 10억분의 1미터를 말합니다. 나노미터 크기의 그 작은 돌기들은 물을 아주 싫어하는 성질을 가진 물질로 만들어져 있습니다. 물을 싫어하는 성질을 ‘소수성’이라고 하는데, 연잎은 아주 작은 돌기까지 있어서 물이 절대로 스며들 수도 없기 때문에, 소수성이 몹시 심하다는 뜻으로 ‘초소수성’이라고 부릅니다. 이렇게 초소수성을 가진 작은 돌기들 때문에 연잎에는 물방울이 붙어 있지 못하고 굴러 떨어지게 됩니다. 그 때 그 위에 붙어 있던 먼지나 티끌도 함께 떨어져서 연잎은 늘 깨끗한 상태를 유지할 수 있습니다. 연잎이 가진 자기세정(스스로 깨끗함을 유지함) 효과를 연잎 효과라고 하는데, 이것을 처음으로 발견한 사람은 독일 본 대학의 빌헬름 바르토르트 교수입니다.

(연잎 표면에 물방울이 맺힌 모습; (cc) by christian moser)




(연잎 효과를 보여주는 컴퓨터 그래픽 by William Thielicke)



연잎 효과를 이용한 발명품에는 어떤 것들이 있나요?
연잎 효과를 가진 물질을 만들면 청소나 빨래를 하지 않아도 되기 때문에 무척 편리해지겠지요? 특히 높은 건물의 바깥벽처럼 늘 바깥에 있어서 더러워지기 쉬우면서도 청소하기엔 어려운 것을 생각해보세요. 그 벽에 연잎 효과를 가진 페인트를 칠한다면 물과 함께 먼지가 쓸려 내려가기 때문에 비가 오면 저절로 깨끗해지겠지요? 비가 오지 않는 동안에도 그냥 물만 뿌려주면 되니까 청소가 훨씬 간편해집니다. 실제로 연잎 효과를 가진 페인트가 생산되고 있습니다.

자동차 옆 거울(사이드미러)에 뿌리는 스프레이 물질도 역시 연잎 효과를 이용한 것입니다. 비가 오면 옆 거울에 물방울이 달라붙어서 운전을 방해하기 때문에 미리 연잎 효과를 가진 코팅제를 뿌려 두는 것입니다. 그러면 비가 오더라도 빗방울이 달라붙지 못하고 굴러 떨어지니까 안전하게 운전할 수 있게 되는 것이지요. 그밖에도 욕실 거울에 김이 서리지 않게 하는 필름이나, 세차할 필요가 없게 만들어주는 자동차용 코팅 필름 등 연잎 효과를 이용한 여러 가지 발명품이 개발 중에 있습니다.





또 맨 위에서 보았듯이 표면에 작은 입자를 코팅해서 만든 연잎 옷감도 있습니다. 물이나 음료수를 쏟더라도 그냥 털어내면 됩니다. 그동안은 뜨거운 음료를 쏟았을 때는 연잎 효과가 사라지는 옷감 밖에 만들지 못했지만, 테플론과 탄소나노튜브를 이용해서 섭씨 75도 정도의 뜨거운 온도에서도 견디는 옷감을 개발했다고 합니다. 색상이나 감촉 문제뿐만 아니라 가격 등 개선해야 할 점들이 있긴 하지만, 앞으로 더 간편하게 더 싸게 더 많이 이용할 수 있다면 우리 생활이 더욱 편리해지게 될 것입니다.

(연잎 효과를 가진 초소수성 옷감 표면 (cc) by Arenamontanus)




* 오늘의 중요 용어정리
[생체모방과학(biomimetics)]
자연과 생물의 생태, 구조, 성질 등 모든 것을 관찰하고 연구함으로써 원리를 밝히고 그를 이용한 과학 기술의 발전을 추구하는 학문 분야를 말한다. 생물모방과학(기술)이라고도 한다.

[연잎 효과(lotus effect)]
연잎 표면에 있는 초소수성 나노 돌기에 의해 물이 스며들지 않고 물방울로 맺혀 굴러 떨어짐으로써 갖게 되는 자기세정 효과를 말한다.




* 더 찾아보아요.
☆ 책으로 찾아보아요.
- 어, 어디서 봤더라, 강현옥ㆍ김은경 지음, 파란자전거- 동식물 지혜 이야기, 윤수일 지음, 전파과학사




* 한걸음 더!
☆ 생체모방과학기술이나 발명품에는 어떤 것들이 더 있을까요?




주제!
환경 ,생물
관련단원 보기
*초등6학년 1학기 생물과 환경
딸기를 먹는다는 것은 - 과일
*초등6학년 1학기 생물과 환경
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