d라이브러리

앗, 저기 도로 위에 딱정벌레가 있어.
곧 달리는 자동차 바퀴에 깔려 다치겠는걸.
어서 구하러 가야겠어!
아니, 바퀴에 깔려도 끄떡없는 철갑을 입고 있잖아?
네 정체는 무엇이냐?!

Q. 자기소개를 부탁해.

안녕, 내 이름은 ‘악마의 철갑 딱정벌레(Nosoderma diabolicus)’야. 몸길이가 16~22mm로 작지만, 악마라 불리는 이유는 내 단단한 갑옷, 즉 껍질 때문이지. 나를 감싸는 회갈색 껍질이 아주 튼튼하거든. 난 껍질 속에 날개를 품고 있지만 펼치지는 못해. 역시 모든 걸 잘할 수는 없나 봐. 내 서식지는 주로 미국 서부와 멕시코의 덥고 건조한 지역이야. 나무껍질 아래에 자라는 버섯을 먹고 살지. 나는 최장 8년까지 살 수 있어. 대부분 딱정벌레의 평균 수명이 약1년인데, 난 꽤나 오래 사는 편이지.

Q.껍질이 얼마나 단단한데?

자기 몸무게의 3만 9000배나 되는 압력까지 견딜 수 있어. 달리는 자동차 바퀴에 깔려도 끄떡없을 정도지. 인간으로 따지면, 30kg 몸무게의 어린이가 1170t(톤)의 무게를 견디는 셈이지.

10월 21일, 미국 어바인캘리포니아대학교와 퍼듀대학교 공동연구팀은 철갑 딱정벌레가 어마어마한 무게를 견디는 비결을 밝혔다고 발표했어. 연구팀은 고해상도 현미경으로 철갑 딱정벌레의 날개의 덮개인 딱지날개의 단면을 관찰하고, 컴퓨터단층촬영(CT)으로 찍은 단면을 3D로 구현했어. 그 결과, 철갑 딱정벌레의 딱지날개 미세 구조가 견고한 내구성의 비결이라는 사실을 확인할 수 있었지.

Q.딱지날개의 미세 구조를 자세히 설명해 줘

철갑 딱정벌레의 딱지날개를 구성하는 키틴질은 하나의 큰 덩어리 형태가 아니야. 수많은 키틴질이 퍼즐처럼 끼워진 울룩불룩한 구조였지. 이 구조로 인해 키틴질끼리 끊어지지 않고 서로 견고하게 붙어있는 거야.

게다가 딱지날개는 두껍지만, 여러 개의 얇은 층이 켜켜이 맞물린 채 쌓여있었어. 그래서 강한 힘을 받아도 딱지날개가 변형되며 힘을 분산시켜 부서지지 않은 거지. 딱지날개의 미세 구조 덕분에 철갑 딱정벌레가 자동차 바퀴에 깔려도 끄떡없는 거야.

Q.네 갑옷의 비결을 어디에 활용할 수 있니?

연구팀은 3D 프린터로 철갑 딱정벌레의 딱지날개 구조를 모방한 재료를 제작했어. 이 재료는 여러 항공기 부품을 연결하는 잠금쇠에 활용될 수 있어. 부품끼리 끊어지지 않고 연결되기 위해서는 양쪽으로 잡아당기는 힘인 인장력을 견뎌야 하는데, 철갑 딱정벌레의 딱지날개를 모방한 재료는 인장력이 강하기 때문이야. 실제로 이 재료가 타이타늄, 에폭시 등 재료로 만든 기존 부품보다 2배 이상의 인장력을 견딜 수 있었지.

연구팀은 “위험한 상황에서 날아서 도망치는 대신, 딱딱한 딱지날개로 자신을 보호하는 방향으로 진화한 것으로 추정된다”고 말했단다.