쥐가오리 - Jonathan Sarfati 글, 이종헌 역

쥐가오리

(쥐가오리는 새로운 필터 설계에 영감을 줄 수 있다)

 

Jonathan Sarfati 글, 이종헌 역

출처: creation magazine Vol. 41(2019), No. 4 pp. 26-27

 

 

 

 

 

 

 

우리는 수중 로봇 설계자들이 복사하고 싶어 하는 쥐가오리의 수영 민첩성에 대해 이미 썼다.(1) 이제는 그들의 필터 공급 시스템이 인공 마이크로 필터에 영감을 줄 수 있는 혁신적인 설계가 될 수 있음이 판명되었다.

 

쥐가오리(Manta birostris)의 너비는 7m(23ft)이다. 그러나 거대한 크기에도 불구하고 쥐가오리는 작은 새우와 같이 생긴 크릴과 같은 가장 작은 동물들을 먹는다. 그들은 먹이를 공 모양으로 몰아서 1 미터 넓이의 입으로 삼켜버린다. 그들의 아가미를 통해 물이 밀려들어서 먹이가 걸러지고 삼켜진다. 그러나 그들이 걸러내는 바로 그것들에 의해 막히게 되는 필터의 일반적인 문제를 그들은 어떻게 대처 하는가?

 

풀러턴(Fullerton)에 있는 캘리포니아 주립대학교(California State University)의 Misty Paig-Tran은 그것을 찾아내려고 아가미 안쪽을 연구했다. 이것은 V자 모양 막대와 같은 아가미 아치로 덮여 있는데, 각각의 아치는 앞쪽과 뒤쪽 양쪽으로 돌출된 작은 ‘이빨’을 가진 양면 빗과 같이 생겼다. 이 이빨을 ‘아가미 갈퀴(rakers)’라고 한다(아래 그림 참조). Paig-Tran은 그 아가미 갈퀴가 그들 사이의 간격보다 작은 입자를 걸러낼 수 있다는 것을 발견했는데, 이것은 가능할 수 없는 것이다.

 

 

세계 여러 지역에서 쥐가오리가 남획되고 있는데, 주로 아가미 갈퀴(위 그림) 때문이며, 이것을 건조시켜서 ‘의료용품’으로 판매한다.

 

이 문제에 대한 해결책은 이들 갈퀴가 액체의 소용돌이(회오리)를 생성하는 것이다. 액체내의 입자는 속도가 너무 빨라져서 아치의 상단을 따라 튀어 오른다(그림 1). 따라서 그 입자들은 아가미 안쪽 표면의 얇은 물 층에 집중되어 쉽게 삼켜진다. 그리고 그것들은 실제로 필터에 들어가지 않기 때문에 결코 필터를 막지 않는다.(2)

 

 

그림 1. 유체(파란색)와 고체 입자(질량 중심, 주황색; 직경, 350 μm; 중립 부력)가 필터링 장치를 통과 할 때 그들의 계산된 궤적. 대표적인 입자(빨간색)의 윤곽은 필터링 장치에 대한 입자의 상대 크기를 나타낸다.

 

Paig-Tran 박사는 이전에 알려지지 않았던 이 여과 방법을 “도비(물수제비) 분리”라고 부른다. 그녀는 엔지니어들이 이 설계를 빌려다가 담수로부터 해로운 녹조를 여과해 내는 데 사용할 수 있을 것이라고 제안한다. 또한, 그 설계를 소형화함으로써 물에서 미세한 플라스틱 입자를 제거 할 수 있었다. “이것은 폐수 청소에 이상적입니다.”라고 그녀는 말한다.(3)

 

새로 발견된 이 필터링 기술은 인간 엔지니어들이 전혀 상상해 보지 못했던 독창적인 엔지니어링 설계의 또 다른 예이다. 그래서 그들이 할 수 있는 전부는 그 원판 설계자(Master Designer)를 복사하여 생체모방공학(biomimetics)이라 불리는 빠르게 확장되는 분야에 적용하는 것이다.(4)

 

 

References and notes(참고문헌과 주석)

 

1. Catchpoole, D., Manta motion marvel, Creation 38(3):56, 2016; creation.com/manta-motion.

2. Divi, R.V., Strother, J.A., and Paig-Tran, E.W.M., Manta rays feed using ricochet separation, a novel nonclogging filtration mechanism, Science Advances 4(9):eaat9533, 26 Sep 2018.

3. Yong, E., Why your vacuum clogs but a manta ray doesn’t: The self-cleaning structures in the animal’s mouth could inspire new designs for human-made filters, theatlantic.com, 26 Sep 2018.

4. See creation.com/biomimetics.

 

(부록) 쥐가오리의 불행

여기서 강조된 바로 그 구조 때문에 아시아 시장을 위해 쥐가오리를 많이 잡고 있다. 아가미를 갈아서 분말로 만들면 몸을 ‘해독’하고 심지어 불임을 도와주는 것으로 알려져 있다. 이것은 최소한의 증거도 없으며 ‘중국 전통 한약’에도 없는 것이다. 불행히도, 그럼에도 불구하고 쥐가오리가 수천마리씩 살해되고 있으며, 국제자연보존협회(IUCN/International Union for Conservation of Nature)의 레드리스트(멸종위기 생물 목록)에서 멸종하기에 “취약함”으로 분류되어 있다.*

*Reef manta ray, georgiaaquarium.org, accessed 17 December 2018.