충격에 강한 새로운 복합소재

반복적인 충격파에 견딜 수 있는 소재를 개발하는 데 갯가재가 큰 도움이 될 수 있다는 새로운 연구결과가 발표되었다. 퍼듀대학 연구진은 갯가재를 통해서 충격에 강한 내구성 있는 복합소재를 개발할 수 있는 새로운 영감을 얻게 되었다. 연구진은 이번 연구결과를 Acta Biomaterialia에 소개하였다. 햄머와 같은 곤봉을 이용하여 먹이를 때려서 깨어먹는 갯가재는 여러 반복적인 충격에도 견딜 수 있는 새로운 소재를 설계하는 데 큰 도움을 줄 수 있다. 이번 연구는 그 동안 갯가재의 놀라운 특성에 대한 여러 연구결과에 비해서 더욱 정밀하여서 향후 그 활용성이 주목된다.

갯가재는 매우 빠른 속도로 마치 총알과 같은 속도로 먹이를 반복적으로 때려 껍데기를 깨어 속 살을 먹을 수 있다. 매우 강한 망치와 같은 발을 가지고 있는 갯가재는 하루에도 여러 번 그 망치를 사용하여 먹이를 먹는다. 이러한 사실을 일반적으로 소재의 강도측면에서 볼 때 매우 놀라운 일이라고 이번 연구에 참여한 퍼듀대학 Pablo Zavattieri 교수는 설명했다.

섬유질 키틴을 가지고 있는 복합소재로 만들어진 곤봉와 같은 구조체는 여러 해양 생물에서 볼 수 있다. 조개의 껍데기와 같은 외골격은 나선형의 구조를 가지고 있다. 이는 마치 공간 사다리와 같은 모양이다. 이러한 공간적인 구조는 새로운 복합 구조체 설계의 가능성을 보여주고 있다. 자연적으로 설계된 이러한 구조체는 여러 반복적인 충격에 견딜 수 있다. 이러한 구조체는 외부의 충격파를 걸러주는 역할을 할 수 있다. 새로운 발견은 연구진으로 하여금 새로운 형태의 복합 소재를 개발하는데 기본적인 원리가 될 수 있다.

이러한 새로운 개념은 충격파를 걸러내는 필터와 같은 특성을 가진 복합 소재를 만들 수 있는 새로운 기술적인 영감을 제시하고 있다고 이번 캘리포이나 리버사이드 대학 에너지혁신센터의 helicoidal 교수는 설명했다.

연구진은 이러한 충격파 필터 효과를 가진 복합 소재에 대한 연구를 계속 진행할 계획이라고 밝혔다. 이번 연구는 미 공군과학연구소의 재정적 지원으로 수행되었다. 그 결과는 Acta Biomaterialia에 "Shear Wave Filtering in Naturally-Occurring Bouligand Structures"라는 제목으로 게재되었다. (DOI: 10.1016/j.actbio.2015.04.039)

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