자연과 함께 하는 삶, 지속가능한 삶, 공학적 난제에 대한 해결책 모색이라는 관점에서 자연모사공학(Nature Inspired Engineering)은 오늘날 과학과 공학의 한 흐름을 형성하고 있다.
자연모사공학은 생체모방공학(Biomimetics)보다 한 단계 진보된 개념으로, 38억 년 전부터 가혹한 지구환경에 적응하면서 끊임없이 다듬어지며 최적화된 ‘자연’에서 영감을 얻어 새로운 기능과 소자, 시스템을 발명하는 데 획기적인 전기를 마련할 수 있다. 아울러 자연과 더불어 인간의 삶을 보다 편리하고 풍요롭게 만들기 위한 방안을 제시해 줄 수도 있다.

자연모사공학은 모사하고자 하는 생물학적 시스템의 종류가 매우 다양하고, 그 기능 또한 무궁무진하기 때문에 서로 다른 원리를 바탕으로 명확히 분류하기란 거의 불가능하다. 유럽우주항공국(ESA; European Space Agency)은 2004년 공학적인 이슈에 따라 자연모사공학 분야를 5가지로 분류하는 방법을 제시했으며, 미국의 생태학자인 재닌 베니어스(Janine Benyus)는 3가지로 나누어 자연을 설계모델(model), 판단기준(standard of measure), 조언자(mentor)로 활용할 수 있다고 분류했다.


각국의 연구 동향



구조와 재료의 범주에 한정 지어 연구동향을 간단히 살펴보면, 미국 스탠포드대학에서는 도마뱀 발바닥에 존재하는 나노 스케일의 섬모를 모사해 ‘스티키봇(Stickybot)’을 개발했다. 노스웨스턴대학에서는 도마뱀 발바닥의 나노 구조와 홍합의 접착성분을 복합화한 신개념의 접착기구 ‘게켈(geckel)’을 개발하여 네이처지에 게재하기도 했다. 몇 해 전 독일의 한 회사에서는 연꽃잎 효과를 낼 수 있는 새로운 페인트를 개발했다고 발표한 적이 있으나, 효용성 및 실생활 적용에 대해서는 아직 개선되어야 할 점이 많다.

우리나라에서도 서울대학교, 포항공과대학교, 한국기계연구원 등이 중심이 되어 도마뱀 발바닥을 모사한 건식 부착물과 연꽃잎의 미세 표면구조를 모사한 ‘자기세정 표면 제작 공정’을 연구하고 있으나, 아쉽게도 실험실 차원에서의 연구 수준이다. 최근에는 로봇, 태양전지 등 사회적으로 이슈가 되고 있는 아이템들에 대한 연구가 폭발적으로 증가하고 있다.
해외에서는 영국 바스(Bath)대학교 빈센트 교수가 주축인 바이오니스(BIONIS), 자연모사공학의 선구자로 평가받는 미국의 재닌 베니어스(Janine Benyus)가 만든 생체모방연구소(Biomimicry Institute) 등 글로벌 네트워크가 체계를 잡아가며 자연모사공학을 구체화하고 있다.
국내에서도 서울대학교 생체모방 기계시스템 중점연구소, 한국기계연구원 자연모사바이오기계연구팀 등이 자연모사공학의 초석을 다지고 있다.
이처럼 자연모사공학은 물리 · 화학 · 생물 등의 기초과학과 기계 · 재료 · 전기전자 등의 공학기술이 융합되어 과학기술뿐만이 아닌, 인문사회 · 예술 분야와 폭넓은 접목을 통해 생활을 더욱 윤택하고 편리하게 할 수 있는 인간과 자연을 묶는 ‘통섭’의 기술 분야다. 또한 새롭게 진행되고 있는 연구분야로서 국가 간의 기술 격차가 크지 않으므로, R&D에 대한 관심과 투자를 통해 가까운 장래에 세계 최고 수준의 기술 분야로 성장할 것으로 기대된다.