d라이브러리

“나비야~, 나비야~, 이리 날아오너라!”
광합성을 위해 산책을 나온 일리! 나비 노래를 부르며 나비처럼 나는 듯이 콩콩 뛰었더니, 금세 땀이 나며 더워졌어요. 더위를 식히기 위해 손으로 부채질을 하는데, 옆의 나비도 열심히 날갯짓을 하고 있네요. 일리가 나비에게 말을 걸었어요.

Q  날갯짓이 힘들지 않니?

A 보통 나비는 다른 곤충보다 날갯짓을 적게 해. 예를 들어 암붉은점녹색부전나비는 1초에 20번 날갯짓을 하는데, 벌의 날갯짓이 1초에 190회니까 훨씬 덜 움직이는 편이지a. 그래서 벌이 주변에서 날면 ‘엥~’소리를 들을 수 있지만, 나비는 아주 조용하단다. 
그 비결은 날개에 있어. 나비의 날개는 몸통보다 훨씬 크고, 앞뒤로 두 장씩 총 두 쌍(4장)으로 이뤄져 있어. 날개를 부채질하듯 위에서 아래로 힘껏 떨어뜨리면 날개 앞쪽 윗부분에 작은 공기 소용돌이가 생기며 기압이 낮아져. 그 결과 날개 위아래의 기압 차이로 양력이 만들어져 날게 되는 거야.

Q  날갯짓을 하면 더울 것 같은데?

A 그렇지 않아. 최근 미국 컬럼비아대학교의 응용물리학자와 공동연구팀은 나비가 날개를 퍼덕이면서 몸의 열을 밖으로 내보낸다는 사실을 확인했거든. 
연구팀은 나비 50마리를 대상으로 실험을 했어. 나비의 날개 한쪽에 레이저를 비춰서 열을 가하면 어떤 변화가 일어나는지 적외선 촬영으로 비교해 봤지. 그 결과 날개에 닿은 열이 40℃를 넘어가면 날개를 강하게 퍼덕였어. 연구팀은 이 퍼덕임으로 열을 식히는 것이라고 분석했지. 또 나비의 날개에 빛을 비추면, 조명을 피하기 위해 자세를 바꾼다는 사실도 확인했단다.

Q 날개가 어떻게 열을 감지하는 거야?

A 연구원들은 나비 날개를 현미경으로 자세히 들여다봤어. 날개에는 식물의 잎맥 모양으로 뻗어 있는 ‘시맥’과 페로몬을 분비하는 부위(Scent Pad)가 있는데, 이 두 곳에 혈액 림프와 신경세포가 밀집돼 있었단다. 이후 다시 날개에 열을 비추고 적외선 카메라로 확인해 봤더니, 이 두 곳은 다른 부위와 달리 항상 차갑게 유지되고 있었대. 나비는 날개가 매우 얇아서 햇빛을 받으면 금방 뜨거워지거든. 이때 살아있는 세포조직이 몸의 열을 인지하고 방출해서 적정 온도를 유지하는 거야. 

Q 나비에 대한 재밌는 연구가 또 있니?

A 나비의 예쁜 날개 색은 색소가 아니라 나노 크기의 비늘구조에서 반사된 빛이 만들어낸 색이야. 현미경으로 나비 날개를 확대해 보면, 나노 크기의 비늘들이 마치 기와를 얹은 것처럼 층층이 쌓여 있지. 
여기에 빛을 비추면 특정 파장의 빛만 반사되고 나머지는 통과해. 이때 반사되는 빛이 우리의 눈에는 나비의 색으로 보이는 거야. 이러한 구조를 ‘광구조’라고 한단다. 과학자들은 이러한 구조를 본따 색소를 사용하지 않고 색을 표현하는 미세입자 등을 만들고 있지. 
또 나비의 부드러운 날갯짓에서 영감을 받은 로봇용 인공근육 연구도 활발하게 진행되고 있단다.