깜깜한 밤 박쥐가 먹이를 찾는 원리를 인간에게 적용한다면?

아무것도 보이지 않는 깜깜한 밤. 먹이를 찾아 헤매는 동물이 있다. 박쥐는 어두운 밤에도 어떻게 먹이를 찾을 수 있을까? 밤에만 잘 보이는 시력을 가진 것일까? 안타깝게도 박쥐는 시력이 거의 퇴화한 동물이다.

인류는 자연을 관찰하며 수많은 발명과 혁신을 이뤄왔다. 자연 속 동물들은 인간이 해결하지 못한 과학적 문제들에 대한 해답을 제시해 왔으며, 이러한 동물들의 능력은 과학자들이 공학적 기술을 발전시키는 데 있어 큰 영감을 주었다. 생체 모방 공학(biomimicry)은 바로 자연에서 이러한 기술들을 배워 인간 사회에 적용하는 과학적 방법이다.

어두운 밤 활동하는 박쥐의 비밀

박쥐는 야행성 포유동물로, 초음파를 이용해 어두운 밤에도 먹이를 사냥하는 뛰어난 능력을 갖추고 있다. 박쥐는 초당 수천 번의 고주파 음파를 발산한 후, 반사된 소리를 분석하여 장애물과 먹이의 위치를 정확히 파악한다. 이러한 능력은 박쥐가 어두운 동굴 속에서 충돌 없이 날아다니고 작은 곤충까지 정확히 잡아먹는 데 큰 역할을 한다. 이와 같은 원리는 오늘날 인간이 사용하는 음파 탐지기의 기초가 되었다.

또한, 박쥐의 놀라운 점은 그들의 동면 능력이다. 동면 중인 박쥐는 체온이 급격히 떨어지며, 심장 박동과 호흡 속도가 극도로 느려진다. 과학자들은 이러한 박쥐의 능력을 연구하여, 인간의 장기 우주여행이나 심각한 질병의 치료 방법에 응용할 수 있을 것이라고 기대하고 있다. 박쥐가 가진 또 다른 놀라운 생리적 특징은 그들이 수컷의 정자를 장기간 저장할 수 있다는 점이다. 이 능력을 연구하면 가축의 인공 수정 기술이나 인간의 불임 치료 기술에 혁신을 가져올 수 있을 것이다.

돌고래를 해군으로?

돌고래는 해양 생물 중에서도 지능이 매우 높은 동물로 알려져 있으며, 초음파를 이용한 음파 탐지 능력 또한 뛰어나다. 1947년, 과학자들은 돌고래가 박쥐와 마찬가지로 초음파를 이용해 주변 환경을 인식하고 먹이를 찾는다는 사실을 처음으로 밝혀냈다. 돌고래의 음파 탐지 능력은 매우 정밀하여, 수십 미터 떨어진 곳에 있는 작은 물체까지도 감지할 수 있다.

영국 BBC 방송 보도(2014년)에 의하면, 고래 중류 중 큐비어고래(Cuvier’s whale)가 수심 2,992m까지 잠수했다가 수면으로 올라오는 데 걸린 시간이 137분이었다고 했다. 잠수요원들이 가장 두려워하는 잠수병에도 걸리지 않고, 수압이 거의 300기압에 이르는 곳까지, 폐에 저장된 공기만으로 2시간 이상 잠수한다는 것은 상상이 되지 않는 신비한 그들의 생리이다. 돌고래는 600~700m까지 잠수할 수 있고, 그들의 수영 속도는 시속 5~11㎞이지만, 잠깐 속도를 낼 때는 시속 29~35㎞를 낸다. 특히 돌고래는 지능이 높은 것으로 알려져 있는데 인간의 뇌 피질의 신경세포가 115억 개라면 돌고래는 58억 개이다.

이들의 지능과 음파 탐지 능력은 해군 작전에서 큰 가능성을 열어주고 있다. 돌고래는 해저 공사나 어망 작업을 도울 수 있으며, 해군의 군사 작전에서도 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 예상된다. 실제로 미국 샌디에이고의 해군 기지에서는 돌고래를 훈련시켜 다양한 임무에 투입하는 연구가 진행 중이다.

지금까지 자연에서 영감을 얻은 과학적 기술을 중심으로, 생체 모방 공학이 어떻게 현대 기술에 기여하고 있는지를 설명했다. 박쥐, 돌고래 등 동물들은 인간이 해결하지 못한 과학적 문제에 대한 해답을 제공하며, 이들의 능력을 연구하는 것은 앞으로의 기술 발전에 중요한 단서를 제공한다.