수백만 년에 걸쳐 자연은 다양한 문제에 적응할 수 있는 솔루션을 발전시켜 왔습니다. 인류가 직면한 과제가 더욱 복잡해짐에 따라 우리는 점점 더 자연에서 영감을 얻고 있습니다.
생물학적 과정을 기술 및 디자인 문제에 적용하는 것을 생체 영감이라고 합니다. 이는 빠르게 성장하는 분야이며, 자연을 모방하는 인간의 능력은 더욱 정교해지고 있습니다. 자연이 인간의 혁신을 이끈 놀라운 사례 5가지를 소개합니다. 어떤 경우에는 훨씬 더 흥미로운 발견으로 이어질 수도 있습니다.
1. 내비게이션
반향정위를 사용하면 박쥐는 완전한 어둠 속에서도 날 수 있습니다. 그들은 소리와 초음파를 방출한 다음 이러한 파동의 반사 시간과 크기를 모니터링하여 주변 환경의 3D 공간 지도를 만듭니다.
많은 현대 자동차에서 후진할 때 장애물을 식별하는 센서는 박쥐의 내비게이션 시스템에서 영감을 받았습니다. 장애물의 방향과 거리는 차량의 경로에 있는 물체에 반사되는 초음파를 방출하여 계산됩니다.
저시력인의 안전을 향상시키기 위해 감각 항법 기술도 제안되었습니다. 인체에 장착된 초음파 센서는 사람 주변 환경에 대한 음향 피드백을 제공합니다. 이렇게 하면 장애물의 위협을 제거하여 더 자유롭게 이동할 수 있습니다.
2. 건설장비
딱따구리는 나무의 딱딱한 표면을 두드려 먹이를 찾고, 둥지를 짓고, 짝을 유인합니다. 휴대용 유압 및 공압 망치와 같은 건설 도구는 딱따구리 망치와 거의 동일한 주파수(20~25Hz)를 사용하여 딱따구리의 진동하는 부리를 모방합니다.
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그러나 이러한 전동 공구의 진동으로 인해 건설 노동자의 손이 손상될 수 있습니다. 이는 어떤 경우에는 환자가 손과 팔에 무감각과 지속적인 통증을 경험하는 상태인 백색 떨림으로 이어질 수 있습니다.
현재 연구에서는 딱따구리가 반복적인 땅 파기의 영향으로부터 뇌를 어떻게 보호하는지 조사하고 있습니다. 한 연구에 따르면 딱따구리는 다른 새들에게는 없는 몇 가지 충격 흡수 적응 능력을 가지고 있는 것으로 나타났습니다.
그들의 두개골은 단단하고 단단하도록 적응되었으며, 혀는 두개골 뒤쪽을 감싸고 눈 사이에 박혀 있습니다. 이것은 망치질의 충격과 진동을 약화시켜 딱따구리의 뇌를 보호합니다.
이러한 연구는 이 장비의 사용자를 보호하기 위한 충격 흡수 장치 및 진동 제어 장치의 설계를 안내합니다. 동일한 개념은 건물 디자인을 위한 충격 흡수 층 구조와 같은 혁신에도 영감을 주었습니다.
3. 건물 설계
가리비는 부채 모양의 주름진 외부 껍질을 가진 연체동물입니다. 이러한 잔물결의 지그재그 모양은 껍질의 구조를 강화하여 수중 고압을 견딜 수 있게 해줍니다.
골판지 상자의 강도를 높이기 위해 동일한 공정이 사용됩니다. 여기서 골판지 재료는 판지의 두 외부 층 사이에 접착됩니다. 주름진 표면을 도입하면 종이를 지그재그 모양으로 접을 때 추가 하중을 견딜 수 있는 것과 마찬가지로 재료의 강도가 크게 증가합니다.
가리비 껍질의 돔형 구조 덕분에 큰 하중에도 견딜 수 있습니다. 이 구조는 전체 돔 모양에 무게를 고르게 분산시켜 단일 지점에 가해지는 하중을 줄이기 때문에 자립형입니다. 이는 강철 빔 보강이 필요 없이 구조의 안정성을 향상시키며 런던의 세인트 폴 대성당을 비롯한 많은 건물의 설계에 영감을 주었습니다.
4. 운송의 공기역학
상어는 여러 가지 공기역학적 이점을 제공하는 등지느러미를 가지고 있습니다. 상어가 굴러가는 것을 안정시키는 동시에 유선형 모양이 뒤쪽에 난류가 적은 영역을 만들어 상어의 전진 이동 효율성을 높입니다.
상어 지느러미는 동력 운송 수단으로 복제되었습니다. 예를 들어, 경주용 자동차는 고속 주행 시 난기류를 줄이고 코너링 시 안정성을 높이기 위해 핀을 사용합니다.
현재 많은 도로 차량에는 라디오 안테나를 통합하는 데 사용되는 작은 “상어 지느러미”가 지붕에 장착되어 있습니다. 이는 기존 폴 안테나에 비해 항력을 줄입니다.
우리는 또한 항공기 비행 효율성을 높이기 위해 자연에서 영감을 얻었습니다. 올빼미의 날개는 서스펜션 시스템 역할을 합니다. 날개의 위치, 모양, 각도를 변경함으로써 비행 중 난기류의 영향을 줄일 수 있습니다. 올빼미 비행에 대한 연구는 미래에 난기류 없는 항공 여행의 문을 열 수 있습니다.
5. 벨크로
벨크로의 후크 앤 루프 고정 메커니즘은 인간의 옷에 부착되는 우엉 박차의 능력에서 영감을 받았습니다.
식물은 능선을 사용하여 지나가는 동물과 사람에게 씨앗 꼬투리를 부착하여 씨앗을 더 넓은 지역에 퍼뜨립니다. 부드러운 소재로 만들어진 작은 고리와 맞물리는 작은 고리 돌출부가 있습니다.
벨크로는 후크 라인 테이프와 패브릭 테이프를 사용하여 이를 반복합니다. 함께 누르면 후크가 링에 부착되어 함께 묶입니다.
벨크로는 전 세계적으로 다양한 제품에 사용됩니다. NASA에 따르면 1961년부터 1972년까지 아폴로 임무 중 무중력 상태에서 장비를 고정하기 위해 우주에서 사용되었습니다.
