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사하라 개미 털의 비밀

2015년 10월 5일 by 고든

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사하라 은색 개미

뜨거운 사하라 사막에서도 개미를 비롯한 곤충들이 살아갈 수 있습니다. 더 놀라운 일은 한낮에 사하라 사막의 뜨거운 모래 위를 빠른 속도로 이동하는 개미들이 있다는 것입니다. 사하라 은색 개미(Sahara silver ants, 학명 Cataglyphis bombycina)​는 사막의 뜨거운 모래에 적응해 살아가고 있습니다.

낮에 태양열을 흡수한 사하라 사막의 모래는 사막의 공기보다 더 뜨겁습니다. 때때로 한낮에는 70°C 이상의 온도를 기록할 정도입니다. 그런데 이 개미가 견딜 수 있는 최대 온도는 53.6°C 에 불과할 뿐입니다. 이것은 이 개미가 열을 내릴 수 있는 어떤 메커니즘을 가지고 있다는 것을 의미합니다.

컬럼비아 대학의 난팡 유 교수(Nanfang Yu, assistant professor of applied physics at Columbia Engineering)와 취리히 대학, 워싱턴 대학의 동료들은 이 개미의 비밀이 바로 털에 있다는 사실을 밝혀냈습니다.

사하라 은색 개미는 몸길이 10mm가 채 안 되는 작은 곤충이지만, 그 표면은 미세한 털로 덮여 있습니다. 이 털 덕분에 개미는 은색 광채를 띄고 있는데요, 보기 좋다는 점 말고도 이 털의 역할이 따로 있습니다. 전자 현미경으로 확대해서 보면 삼각형으로 된 독특한 단면을 하고  있는 이 털은 가시광 영역과 적외선 영역의 태양 빛을 반사할 수 있습니다. 그리고 단순히 내리쬐는 태양 빛을 반사하는 데 그치는 것이 아니라, 이미 흡수한 열을 중간 정도의 적외선 파장으로 열방사(thermal radiation) 할 수 있습니다.

이 두 가지 메커니즘을 통해서 사하라 은색 개미는 태양 에너지를 반사함과 동시에 방출할 수 있습니다. 이 사실을 검증하기 위해서 연구팀은 다양한 실험을 진행했습니다. 예를 들어 개미의 털을 제거한 다음 열 감지 카메라로 열을 측정하면 정상적인 개미와 비교해 섭씨 5-10도 이상의 온도 차이가 관찰되었습니다. 이 개미가 털이 있는 상태에서는 열을 쉽게 방출했지만, 털이 없는 상태에서는 열을 방출하지 못하는 것을 이 실험을 통해 확인했습니다.

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개미의 털을 확대한 전자 현미경 사진.
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털을 깎은 상태(아래)와 깎지 않은 상태(위).

흥미로운 이야기지만, 이런 메카니즘은 이전에 소개한 시원한 지붕을 만들기 위한 냉각소재와 원리적으로 비슷합니다. 일단 태양에너지를 반사할 뿐 아니라 이미 흡수한 에너지는 적외선 영역으로 방출하는 소재죠. 자연의 진화는 인간이 꿈꾸던 일을 이미 오래 전 현실로 만들었던 셈입니다.

연구팀은 이 놀라운 개미가 인간에게 매우 유용한 기술을 전수해 줄 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 이 개미의 털의 구조를 분석해서 이와 유사한 섬유를 만든다면 뜨거운 태양 아래서 냉각이 필요한 여러 분야에 응용할 수 있습니다. 특히 뜨거운 태양 아래서 시원한 옷감이나 건물, 차량 등을 만드는데 말이죠. 만약 적외선 영역에서만 태양에너지를 반사하거나 열에너지를 방출하도록 하면 빛을 반사하는 시각적인 문제도 해결될 수 있습니다.

인간의 과학기술이 아무리 발달했다고 해도 아직 자연계에는 이를 능가하는 진화의 산물들이 있습니다. 사하라 은색 개미는 그 좋은 사례일 것입니다.

원문: 고든의 블로그


참고

  • 사하라 은색 개미를 소개한 영어 기사 원문
  • 컬럼비아 대학의 사하라 은색 개미 연구 논문

Filed Under: 테크

필자 고든 twitter

http://blog.naver.com/jjy0501/

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