<사진. 활성화된 상태에서 보이는 3가지 형태의 인공 색소체의 프로토타입
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

오징어를 모방한 스마트 재료 개발

브리스톨대(University of Bristol)의 연구자들이 스위치를 켜면 자연계에서 가장 위장술이 뛰어난 오징어를 모방할 수 있는 인공 피부를 만들어낼 수 있다는 사실을 입증했다. 브리스톨대 응용수학부(University`s Department of Engineering Mathematics)소속의 연구팀은 시간에 따라 모양과 패턴을 변하게 하는 생물학적 위장 시스템에 영감을 받아 하나의 새로운 스마트 재료 시스템을 구축하는데 성공했다.

Journal of the Royal Society Interface에 실린 논문에서 연구자들은 동역학적인 생체모방 패턴 형성 시스템의 분석과 시뮬레이션, 수학적 모델링과 디자인에 대해 설명하고 있다. 연구자들은 전자활성을 지닌 엘라스토머(elastomer)스마트 재료가 효과적으로 생물학적 색소체(chromatophore)를 복사한다는 사실을 보여주었다. 색소체는 작은 염료 세포(pigmented cell)와 함께 확장하거나 수축해 피부의 색이나 질감을 바꾸는 두족류 동물(cephalopod)의 피부에 존재한다.

연구자들이 개발한 시스템은 인공 색소체 세포에 있는 간단한 편재법칙에 의해 만들어진 유동적 패턴의 형태를 만들 수 있어서 주변 상황을 인지하고 자신들을 변화시킬 수 있다. 세포들을 일렬로 나열한 형태로 인공 색소체에 대한 모델링 실험을 실시해 연구자들은 이 시스템이 다양한 패턴을 만들어낼 수 있는지를 실험해보았다.

연구자들은 한 가지의 색이 피부를 따라 물결치는 지나가는 구름(passing cloud)과 같은 두족류 동물에서 보이는 복잡한 유동적 패턴을 모방할 수 있다는 사실을 발견했다. 이 시각적인 효과는 먹이를 노리는 약탈자들의 시선을 딴 곳으로 돌려 피해가게 만드는 역할을 한다. 동 대학 응용수학부의 Aaron Fishman은 이에 대해 "우리의 궁극적인 목표는 빠르고 실질적인 위장을 가능하게 하는 인공피부를 만드는 것과 보이지 않는 의복이나 유동적으로 변하는 의복과 같은 스마트 의복을 만들어내는 것이다. 보이지 않는 옷은 야생에 있는 다양한 환경에 혼합되어 이용될 수 있다. 이들은 또한 위험에 처해있는 사람을 도울 경우 이들을 탐지하거나 구조하는 데 필요한 신호 목적으로 이용될 수도 있다"고 말했다.

연구자들은 엘라스토머 박막시트(5~10mm)를 이용해 인공적인 색소체가 포함된 바이오 모방 인공피부에 대해 연구를 수행했다. 향후, 연구팀은 다른 편재 법칙을 이용해 새로운 패턴을 만들어내고 이들이 전파되는 것의 조절 능력을 향상시키기 위해 시스템의 변화를 고려하고 있다. 연구자들은 또한, 대안적인 시스템 파라미터 하에서 얻어질 수 있는 패턴을 시뮬레이팅하기 위한 모델을 개발하고 있다. 연구자들은 이러한 연구들이 보다 현실 세계의 그것들과 유사하게 만들어질 수 있도록 도움을 줄 수 있기를 희망하고 있다. 이에 대한 보다 자세한 연구 결과는 "Hiding the squid: patterns in artificial cephalodpod skin, Journal of the Royal Society Interface, 2015"를 참고하기 바란다.

■  KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr