기발한 연구의 기막힌 기여들

동물 6종 꼬리 흔드는 원리 분석
곤충 쫓는 ‘보철 꼬리’ 만들어
꼬리 잃은 동물들 종 보존에 도움

작은 압력에도 과즙 ‘귤까기 연구’
천식 흡입기 설계에 영감 주기도



얼룩말은 파리를 쫓기 위해 얼마나 빨리 꼬리를 흔들까? 손에 과즙을 묻히지 않고 깔끔하게 오렌지를 깔 수 있는 방법은?

지난 4일부터 8일까지 미국 루이지애나 뉴올리언스에서 열린 ‘통합비교생물학회’(SICB) 2017년 연례회의에서 발표된 연구들이다. SICB는 1902년 만들어진 미국 동물학회가 생물학 전 분야의 통합연구를 위해 확대된 것으로 미국 내에서 가장 크고 권위 있는 학술단체 중 하나다. 연례회의에서는 생물학자뿐만 아니라 다양한 전공의 학자들이 기발하고 독특한 연구 성과들을 발표하면서 초등학생을 비롯한 일반인들의 궁금증과 과학에 대한 호기심을 촉발시키는 데 도움을 주고 있다.

조지아공대 기계공학과 연구진은 얼룩말이 꼬리를 흔드는 속도와 곤충이 몸에 붙었을 때 꼬리 운동이 어떻게 변하는지에 대한 연구 결과를 발표했다. 사람이 아닌 네발 달린 동물들은 손이 없기 때문에 말라리아를 옮기는 모기, 수면병이나 우역(牛疫)을 옮기는 파리 같은 해충을 쫓기 위해 꼬리를 사용한다. 과학자들은 동물들이 꼬리를 이용해 어떻게 곤충을 쫓아내는지 알아보기 위해 6종의 동물이 꼬리를 흔드는 모습을 비디오로 촬영한 뒤 분석했다.

그 결과 꼬리를 흔드는 행위가 무작위적 행동이 아니며 중력으로 움직이는 시계추보다 세 배나 빠르게 꼬리를 흔든다는 사실을 밝혀냈다. 또 동물들의 꼬리는 추가 두 개 달려 중심점도 두 개를 갖는 ‘이중진자’(double pendulum)처럼 움직인다는 사실도 알아냈다. 엉덩이에서 꼬리가 솟아난 곳이 첫 번째 중심점이고 두 번째 중심점은 뼈와 살로 구성된 부분으로 나뉘어 있기 때문에 꼬리의 끝부분과 앞부분은 다른 속도로 흔들릴 수 있으며 서로 다른 방향으로 흔들릴 수 있다는 것이다. 이 때문에 곤충을 향해 정확하고 강하게 꼬리를 내리칠 수 있다는 설명이다.

천연 파리채의 작동원리가 밝혀짐에 따라 불의의 사고로 꼬리 일부를 잃은 동물들에게 보철꼬리를 달아 줄 수 있게 돼 종 보존에도 도움이 될 것으로 기대되고 있다.

겨울철에 많이 먹는 귤은 조심스럽게 까면 손에 과즙을 묻히지 않고 깔끔하게 껍질을 벗겨 낼 수 있다. 그렇지만 같은 감귤류에 속하는 오렌지의 경우 아무리 조심스럽게 까도 손은 금세 진노랑의 끈적거리는 과즙으로 엉망이 된다. 센트럴플로리다대 생체공학과 연구진은 오렌지 껍질을 천천히 벗겨도 과즙이 묻는 이유를 밝혀내기 위해 고속비디오로 촬영하는 동시에 껍질 표면에 가해지는 압력을 측정했다.

연구진은 오렌지 껍질 바로 아래쪽의 구형 및 원통 형태로 된 공간들에 과즙이 채워져 있어 손톱으로 살짝 누르는 약한 압력에도 초속 10.5m의 속도로 과즙이 분사된다는 사실을 알게 됐다. 이는 빗방울이 떨어지는 것(초속 9m)보다는 빠르지만 우박이 떨어지는 속도(초속 13~14m)엔 못 미치는 수준이다. 앤드루 디커슨 교수는 “작은 압력에도 과즙이 빠른 속도로 분사되는 원리를 밝혀냄에 따라 천식흡입기와 같은 호흡기 질환 흡입치료제를 설계하는 데 도움을 줄 수 있을 것”이라고 설명했다.

이 밖에 이번 학회에서는 600㎏이 넘는 코끼리가 지름 1m의 통나무부터 작은 씨앗, 심지어는 얇은 감자칩을 부수지 않고 코로 잡아낼 수 있는 이유, 다른 물고기의 몸에 달라붙어 살과 내장을 파먹는 먹장어가 상어 같은 천적이 나타나면 재빨리 매듭 형태로 몸을 꼬는 방법 등에 대한 연구도 발표됐다.

SICB 관계자는 “생물학 연례회의지만 생물과 관련된 연구를 하는 모든 분야의 과학자와 공학자들이 모이는 장”이라며 “대중에게 생물학이 단순히 동물이나 식물, 세포만 관찰하는 것이 아니라 다양한 생물 현상이 응용기술로 개발될 수 있다는 것을 보여 줌으로써 과학에 대한 관심을 이끌어 낸다는 의미도 크다”고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr