초록 ▼

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1. 분석자 서문
최근 여러 문헌들에서Biomimetics, Biomimicry, Nature-inspired engineering 등의 용어들이 사용되면서, 그 내용에 대한 궁금증이 커져가고 있다. 용어 자체에서 짐작할 수 있듯이 생체모방학(Biomimetics)이란, 자연의 생물체 및 생체물질의 기본구조, 원리 및 메커니즘을 모방 및 응용하여 공학적으로 활용하는 기술이다. 자연에 존재하는 생체물질은 오랜 시간 동안 진화 발전되어 온 최적화/고효율화된 고도의 기능 시

문서암호 : www.kosen21.org

1. 분석자 서문
최근 여러 문헌들에서Biomimetics, Biomimicry, Nature-inspired engineering 등의 용어들이 사용되면서, 그 내용에 대한 궁금증이 커져가고 있다. 용어 자체에서 짐작할 수 있듯이 생체모방학(Biomimetics)이란, 자연의 생물체 및 생체물질의 기본구조, 원리 및 메커니즘을 모방 및 응용하여 공학적으로 활용하는 기술이다. 자연에 존재하는 생체물질은 오랜 시간 동안 진화 발전되어 온 최적화/고효율화된 고도의 기능 시스템이므로, 생체모방학은 그 원리나 메커니즘을 공학적 난제에 적절하게 이용해 보고자 하는 노력이다. 이러한 노력들은 그 용어가 존재하기 이전부터 많은 연구자들에 의해 행해져 왔는데, 대표적인 예가 바로 라이트 형제의 비행기와 파리의 에펠탑이다. 라이트 형제는 새들이 활공 중 날개를 비틀어 비행방향을 전환하는 것을 보고, 최초의 비행기의 방향전환방법으로 이를 이용하였다. 또한, 에펠탑의 2층과 지상을 연결하는 미려한 4개의 다리구조는 사람 고관절에 존재하는 뼈잔기둥의 밀도와 방향이 응력방향과 관계 있음에서 힌트를 얻어 아름다우면서도 견고한 구조의 에펠탑의 디자인이 가능했다고 한다. 이 외에도 많은 사람들이 이루 헤아릴 수 없는 많은 경우에 자연으로부터 지혜를 빌려와 사용해왔으니 생체모방학은 그 용어의 정의가 최근일 뿐, 그 내용과 역사는 인류의 역사와 같다고 해도 무방할 듯 싶다.
생체모방학의 역사가 오래되고 그 성공적인 사례들이 많다고 하더라도-물론 모든 일이 그렇듯이- 언제나 항상 최선의 결과를 줄 수 있는 만능의 방법론은 아니다. 인류의 위대한 발명인 바퀴를 생각해 보자. 분석자가 아는 한, 지구상의 생물 중에서 바퀴와 같은 이동장치를 사용하는 생물은 없다. 앞에서 자연에 존재하는 생체물질은 “최적화되고 고효율화 된 고도의 기능 시스템” 이라고 하였다. 그렇다면, 자연상에 존재하지 않는 이동장치인 바퀴는 최적화 되지 않고, 고효율화 되지 않은 발명일까? 결론부터 말하자면, 바퀴는 모든 이동장치 중에서 최고의 효율을 가지고 있는 최적화된 구조물이다. 물론 전제가 있어야 한다. 잘 포장된 도로가 있을 때 얘기다. 육상동물들의 이동장치들이 바퀴와 같은 장치를 사용하지 않고, 다리라고 불리는 장치를 대부분 사용하는 데는 그만한 이유가 있다. 자연계에서 생물이 이동해야 할 길은 잘 닦여진 도로가 아니라, 울퉁불퉁한 험한 길들이기 때문이다. 어떤 형태의 길을 가야 할 지 모를 때, 이동장치는 바퀴보다 다리가 효율적이 되는 것이다. 이런 사실로부터 우리는 앞에서 정의한 생체물질에 대한 정의를 다음과 같이 바꿔야 한다는 것을 알 수 있다. 자연에 존재하는 생체물질은 “주어진 환경에 맞도록” 오랜 시간 동안 진화 발전되어 온 최적화/고효율화 된 고도의 기능 시스템이다. 그러므로, 생체모방학을 공학적 난제에 적용함에 있어 이를 간과해서는 안될 것이다.
본 분석문은 2005년 9월 Materialstoday에 게재된 세가지 문헌을 요약, 정리한 것이다. Naik와 Stone의“Integrating biomimetics,” Klem, Young, Douglas의 “Biomimetic magnetic nanoparticles,” Dalsin과 Messersmith의 “Bioinpired antifouling polymers”가 그 세가지 문헌이다. ESA(European space agency)의 “Biomimicry-A review”라는 생체모방학의 분류에 대한 보고서를 참고하자면, 생체모방학은 크게 다섯 가지의 범주로 나눌 수 있다. 1) Structures and Materials, 2) Mechanics and Processes, 3) Behaviour and control, 4) Sensors and Communication, 5) Generational Biomimicry가 그 범주이다. 본 분석문은 그 중에서 Materials와 Processes에 관련된 내용들이다. 또한 본 분석물은 비전공자들의 이해를 돕기 위해 -분석자 또한 재료나 생물전공자가 아니라서 비전공자가 읽을 때 느끼는 내용의 모호함을 잘 알고 있다.- 최대한 용어 설명을 주석으로 달았다.

2. 목차
분석자 서문
1. Integrating biomimetics
1.1. Biomineralization
1.2. 생물학적 자기조립 구조
1.3. 미래에 대한 조망
2. Biomimetic magnetic nanoparticles
2.1. 주자성 박테리아
2.2. Ferritin: a model system
2.3. Ferritin in magnetic nanoparticle synthesis
2.4. Dps proteins
2.5. CCMV (cowpea chlorotic mottle virus)
2.6. Phage display techniques
2.7. Applications of protein-encapsulated magnetic nanoparticles
3. Bioinspired antifouling polymers
3.1. Mussel adhesion
3.2. MAP-mimetic polymers as antifouling coatings
3.3. Peptoids: a new class of antifouling polymer
3.4. Summary and future directions

3. 원문정보
Rajesh R. Naik, Biomimetics, Materials Today, 2005.

※ 이 자료의 분석은 KIMM의 조영삼님께서 수고해 주셨습니다.