서  울  대  사  람  들

지퍼처럼 접히며 씨앗을 쏘아 올린다

식물이 씨앗을 퍼뜨리는 방식은 간단하다. 열매의 껍질이 갈라지는 순간 씨앗이 한꺼번에 흩어진다. 반면 씨앗을 하나씩 쏘는 일은 그리 간단하지 않다. 그런데 꼬투리도 작고 구조도 단순한 제비꽃 열매가 어떻게 이 일을 해내는 걸까?생명과학부 현유봉 교수와 기계공학부 김호영 교수 공동연구팀은 제비꽃이 이 문제를 기하학으로 풀어냈다는 사실을 밝혀냈다.
꼬투리는 두 부분으로 이뤄져 있다. 수분이 빠지면서 접히는 힘을 만드는 부위와 그 힘을 씨앗에 전달하는 얇은 막이다. 연구팀이 실제 꼬투리와 이를 본떠 만든 인공 소자를 비교한 결과, 이 부위의 단면은 반원형이었다. 적은 재료로 접히는 힘을 가장 크게 낼 수 있는 형태다.
제비꽃의 꼬투리는 지퍼를 채울 때처럼, 한쪽 끝에서 시작해 반대쪽 끝까지 차례로 접힌다. 양쪽 끝의 생김새가 서로 다르기 때문이다. 연구팀이 ‘지퍼링’이라고 부르는 이유다.
이 생김새 차이는 씨앗을 누르는 얇은 막에도 작용한다. 접히는 동안 막이 늘어나 팽팽해지면서 한 지점에 힘이 몰리고, 접힘이 진행되면 힘이 몰리는 자리도 함께 옮겨간다. 이 힘으로 제비꽃 열매는 씨앗을 하나씩 쏘아 올린다.
연구팀은 이 원리를 본떠 두 가지를 만들었다. 상처를 차례로 오므려 붙이는 패치, 그리고 조직을 집어 떼어내는 소프트 로봇¹ 이다. 복잡한 장치 없이 생김새만 바꿔 정교한 움직임을 얻는 방식이라, 부드러운 소재를 다루는 의료기기 설계에 새 길을 열 것으로 보인다.

• ¹ 소프트 로봇: 고무나 실리콘처럼 무른 소재로 만들어 몸이 부드럽게 휘는 기계.
  좁은 공간이나 인체 접촉 작업에 쓰이는 차세대 의료·산업 장치