EBS는 다큐프라임 <자연모사> 2부작을 3월 9일과 16일, 월요일 밤 9시 55분에 EBS 1TV에서 방송한다. <자연모사>는 인류가 축적해 온 연구개발의 역사가 35억 년 동안 ‘생존’을 목표로 진화해 온 자연의 원리와 맞닿아 있음을 조명하는 자연과학 다큐멘터리다.
밤하늘을 화려하게 수놓는 드론 쇼부터 비말을 튕겨내는 마스크, 혈관 질병을 치료할 마이크로 로봇까지. 인류의 과학기술은 정밀한 설계로 새로운 미래를 만들어가고 있다. 그런데, 뜻밖에도 이 기술들의 출발점은 우리 곁의 ‘자연’이다. 가창오리 군무에서, 연잎에서, 소금쟁이에서 공학의 원리를 빌려온 과학자들. 그들이 입을 모아 자연을 모사할 수밖에 없는 이유는 무엇일까? 9일 방송되는 <자연모사> 1부에서는 가창오리 군무와 잎꾼개미의 분업시스템이 보여주는 군집의 힘, 팬데믹을 비롯한 국가 위기 상황에 빛을 발한 각종 생체모방 기술을 통해 공학자들이 끊임없이 쫓아온 자연의 알고리즘을 조명한다.
계산기 없는 자연의 알고리즘을 찾다
가창오리의 군집 비행과 드론 쇼
매년 우리나라에는 수십만 마리의 가창오리가 찾아온다. 하늘을 빼곡히 수놓는 장관도 경이롭지만, 더 대단한 것은 이들의 비행 원리다. 우두머리나 통신 장비도 없는 수십만 마리의 가창오리가 충돌하지 않고 날 수 있는 비결은 무엇일까? 드론 쇼 업체 대표이자, 공학박사 임현 씨는 새 떼의 비행에서 영감을 얻어 군집 비행의 알고리즘을 만들었다. 하지만, 아직도 풀어야 할 비밀이자 모든 공학자가 쫓는 성배가 남아있다는데, 과연 무엇일까?
자연의 분업 시스템을 모사하다
개미와 마이크로 로봇
개미 사회는 철저한 분업 시스템으로 운영된다. 인류보다 먼저 농사를 지은 것으로 알려진 잎꾼개미는 버섯을 키우기 위해 채집, 보초, 농사 등 역할을 분담한다. 이처럼 군집 시스템은 하나의 개체는 미약하지만, 집단으로 뭉쳤을 때 힘을 발휘한다. 한양대학교 위정재 교수는 개미의 원리에서 영감을 얻어 마이크로 로봇 군단을 탄생시켰다. 참깨보다 작은 로봇들이 힘을 합쳐 높은 곳을 오르거나 짐을 옮기는 등 다양한 미션을 수행한다. 심지어 복잡한 센서나 배터리도 필요 없다. 만약 이들이 작은 혈관으로 들어간다면 어떨까? 미래 의료 분야에서 주목받는 마이크로 로봇을 소개한다.
자연이 만든 구조를 새기다
연잎과 네펜데스
마스크 착용이 당연한 일상이었던 팬데믹 기간, 한국과학기술연구원 문명운 박사는 고체인 미세먼지뿐만 아니라 액체인 비말까지 완전히 튕겨내는 마스크를 선보였다. 또한, 바다에 원유가 유입되는 선박 사고와 기름 흡착포로 인한 환경오염 문제를 해결하기 위해 재사용 가능한 기름 뜰채도 개발했다. 국가적 난제에 도움이 되고픈 마음에서 시작한 연구는 식물 표면에 있는 자연의 지혜를 빌렸다. 흙탕물에 살아도 표면을 깨끗하게 유지하는 연잎과, 개미를 잡아먹는 네펜데스의 나노 구조에서 해답은 찾은 것이다. 그런데, 연구를 거듭하면서 놀라운 사실을 마주하게 되었다는 문명운 박사. 그가 자연의 나노 구조에서 알게 된 비밀을 공개한다.
구조 자체에 이미 답을 가진 자연
소금쟁이와 지능
물 위를 미끄러지듯 오가는 소금쟁이의 움직임. 단순해 보이지만, 세계적인 과학 저널 사이언스지에 소개될 만큼 정교한 공학의 결정체다. 포항공과대학교 고제성 교수는 미국 소금쟁이인 라고벨리아의 움직임을 그대로 재현한 로봇으로 화제를 모았다. 핵심은 몸의 설계에 있다. 복잡한 계산 없이도 물에 빠지지 않고 움직이는 구조를 가진 것이다. 고 교수는 소금쟁이 몸이 이미 정답지라며, 구조 자체가 목적을 수행하므로 기계적 지능이라고 표현하고 싶다라고 답했다. 효율적인 로봇 공학의 미래를 제시하는 자연은 어떤 모습일까? EBS 다큐프라임 자연모사에서 자연의 해답지를 자세히 들여다본다.
생체 모방 공학은 다양한 분야에서 눈부신 성과를 내고 있다. 독사의 어금니 구조에서 영감을 얻은 무통 주사기나 홍합의 접착력을 응용한 의료용 생체 접착제 등이 대표적인 성공 사례로 꼽힌다. 이처럼 생물체가 가진 독특한 구조를 깊이 연구하여 기술적 난제를 해결하는 방식은 미래 산업을 이끌 핵심 동력으로 평가받고 있다.
마스크부터 드론과 로봇까지, 공학자들이 끊임없이 쫓아온 자연의 알고리즘을 조명하는 EBS 다큐프라임 <자연모사> 1부는 3월 9일 (월) 밤 9시 55분에 EBS 1TV에서 방송되며, EBS 홈페이지에서 다시 볼 수 있다.
사진 : EBS