거미의 감각기관을 본 따 아주 미세한 소리나 떨림을 인식할 수 있는 센서를 국내 연구진이 개발했다.

최만수 서울대 기계항공학과 교수와 김태일 성균관대 화학공학과 교수 공동 연구팀은 거미가 거미줄로 전해지는 먹잇감의 진동을 통해 이를 인식한다는 것에서 아이디어를 얻어 기존 센서보다 100~1000배 높은 감도(외부의 자극에 반응하는 정도)의 센서를 제작해 과학학술지인 네이처에 발표했다고 최근 밝혔다.

거미의 감각기관은 어떤 원리로 먹잇감이 움직이는 것을 느낄까? 또 이번에 개발된 센서는 어떻게 만들어졌을까? 거미의 가상 목소리를 통해 알아보자.

거미 발목 부분의 감각기관. 원 안은 벌어진 금이 신경세포와 연결된 부분

거미줄 떨림 발목으로 느껴

난 거미야. 나를 ‘징그러운 벌레’라며 싫어하는 친구들이 많을 거야. 사실 나는 곤충이 아니란다. 다리가 3쌍이고, 머리, 가슴, 배로 신체의 부분이 나뉘는 곤충과는 달리 나는 다리가 여덟 개고 머리와 배 두 부분으로만 몸이 나뉘지. 내 눈은 보통 8개야.

나는 배의 뒤쪽 끝에 있는 곳에서 점액질을 뿜어내어 끈적끈적한 거미줄을 치지. 먹잇감을 잡거나 알을 낳기 위해서 말이야. 그런데 그거 아니? 나는 눈이 8개나 되지만 시력이 굉장히 좋지 않아. 그럼 거미줄에 먹잇감이 걸렸는지 어떻게 아냐고? 먹잇감이 걸릴 때 거미줄이 살짝 움직이면 발목에 있는 감각기관으로 알아차리지.

내 감각기관은 부드러운 내부와 살짝 벌어진 금이 있는 딱딱한 형태의 외부로 구성되어 있어. 벌어진 금은 신경세포와 연결되어 있지. 외부에서 진동이 오면 벌어진 금이 더 벌어지거나 좁혀져. 이것을 신경세포가 느끼는 거야. 그래서 시력이 좋지 않아도 거미줄에서 느껴지는 미세한 떨림만으로도 먹잇감이 걸렸는지 알아차릴 수 있는 거란다.

소리도 구분해요

최근 과학자들이 나의 감각기관을 본 따서 센서를 만들었다고 해. 백금을 가지고 나노미터(1나노미터는 10억 분의 1m) 크기의 아주 미세한 금을 가진 센서를 만들었어. 여기에 전류를 흘려보니 금이 생긴 부분이 서로 닿아 있을 때는 전류가 잘 통했고 금이 생긴 부분이 벌어져있을 때는 전류가 잘 통하지 않았어.

이를 이용해 전류가 통하는 정도에 따라 진동의 세기가 어느 정도인지 측정할 수 있게 된 거야. 마치 나의 신경세포가 감각기관의 금이 벌어진 정도로 먹잇감의 움직임을 알아차리는 것처럼 말이야.

이 센서는 아주 작은 떨림과 소리를 느낄 수 있어 다양한 방면에서 활용될 수 있을 거야. 연구팀이 이 센서를 사람의 목에 달아서 말할 때 생기는 목의 떨림을 연구해봤더니 아주 시끄러운 소리가 함께 나는 곳에서도 이 사람이 어떤 단어를 말하는지를 진동으로 구별할 수 있었어.

이를 발전시키면 말을 하지 못하는 장애인들과 의사소통을 하는데 이용될 수 있지 않을까? 목소리가 나오지 않아도 목의 떨림으로 어떤 말을 하는지 알 수 있을 테니 말이야.

모기, 파리와 같은 해로운 곤충을 잡아먹어서 인간에게 도움이 되어 온 내가 또 다른 부분에서 도움이 될 수 있다는 사실이 밝혀지다니, 정말 뿌듯해. 그러니 나를 징그럽다고 싫어하지 말아줘.^^

▶김보민 기자 gomin@donga.com