자연영감(Nature-inspired) / 생태모방기술(Biomimicry) / 생체모방(Bionics, Biomimetics) / 합성생물학

자연영감(Nature-inspired) / 생태모방기술(Biomimicry) / 생체모방(Bionics, Biomimetics) / 합성생물학

 

1. 자연영감(Nature-inspired)

• 자연에서 아이디어를 얻어 여러 분야에 활용하는 광의의 자연영감(Nature-inspired)

 

2. 생태모방기술(Biomimicry)

1) 개요

• 생물체와 생태계의 구조, 원리 및 메커니즘에서 영감을 얻어 공학적으로 응용하는 기술로 자연생태계의 지속가능한 특성을 강조

• 자연현상을 분석하기 위한 생물학 기반과 이를 활용가능한 기술로 구현하는 공학적 설계‧제조가 결합된 다학제적 융합연구

 

2) 분류

• 생태모방 기술의 접근 방법은 크게 생물중심 접근방법(Biology push)과 기술중심 접근방법(Technology pull)으로 나뉜다. 

  - 생물중심 접근방법은 생물학적 이해에서 출발하여 기술개발·제품생산으로 이루어지는 접근 방법으로, 옷에 붙은 도꼬마리 씨를 관찰한 후 구조를 파악하고 벨크로 테이프를 발명한 사례나, 연잎의 표면이 물에 젖지 않는 현상(연잎 효과)을 발견한 후 이를 응용하여 방수 페인트를 생산한 사례가 이에 해당한다.

  - 기술중심 접근방법은 기술개발·제품생산에 필요한 지식이나 기술적 난제를 생물·생태적 특성에서 찾고자 하는 접근 방법으로, 일본 신칸센 고속 열차의 소음을 줄이는 방법을 찾다가 물총새의 부리에서 원리를 찾고 물총새의 머리 모양, 부리 각도를 연구하여 열차에 적용한 사례나, 에어컨 팬의 소음을 해결하고자 혹등고래 지느러미를 연구하여 이를 모델로 한 고효율 팬 개발 사례가 이에 해당한다.

 

3) 사례

• 생태모방 사례는 물질에서부터 소재, 로봇 개발, 인체 장기 및 조직 개발, 자연선택 모방, 집단지능 및 건축물·도시에 이르기까지 다양한 차원에서 이루어지고 있다. 

• 선사시대에서는 맹수의 이빨을 모방하여 화살촉을 만들었고, 르네상스 시대에서는 새의 모양을 본 따 비행체를 설계하였으며, 최근 들어 가장 성공적인 생태모방 사례는 도꼬마리의 부착 성능을 모방한 벨크로(velcro)가 있다. 

<벨크로 - 도꼬마리의 부착성능 모방>

• 그 밖에식물의 광합성 기능을 모방한 태양열 전지판, 상어 피부를 모방한 수영복, 흰개미집의 환기 시스템을 모방한 짐바브웨 이스트게이트 센터, 도마뱀붙이(gecko)의 나노 빨판을 모방한 접착 필름, 도토리 거위벌레의 큰 턱 구조를 모방한 확공형 드릴 장치 등이 개발되어 있다.

 

3. 생체모방(Bionics, Biomimetics)

1) 정의

• 단순한 기술문제 해결이나 유용 기술개발 중심의 생체모방

 

2) 개요

• 생태모방(biomimetics)이란 진화를 통해 환경에 적응한 생물체의 구조와 기능뿐만 아니라 시스템, 메커니즘까지 모방·응용하는 것을 말한다.

• 생물체의 구조적 특징인 다기능성, 적응성, 회복 탄력성, 자기 조직화 능력 등을 활용하여 안정적이고 에너지 효율성이 높은 기술 개발을 추구하는 것이다. 
• 최근 들어 생태모방은 지속 가능한 문제 해결을 위한 모델을 자연에서 모색하려는 사회운동으로까지 포함하는 것으로 외연이 넓어지고 있다.

• 연구 분야에 따라 생체모방, 자연모사, 청색기술, 생물영감(bioinspiration), 의생학(擬生學), Biomimetics, Biomimicry 등으로 다양하게 불리고 있다.

• 국제표준화기구(ISO)는 Biomimetics를 표준 용어로 채택하였으며, 국문 용어 표준화는 아직 이루어지지 않고 있다.

 

4. 합성생물학

• 자연에 존재하지 않는 새로운 합성생물학적 부품, 장치, 시스템을 설계 및 제작하여 새로운 고부가가치 산물을 생산하거나 바이오산업에 활용하는 기술

• 합성생물학의 응용에 따른 개발도상국에서 생물다양성에 생계를 의존하는 지역민들에게 막대한 영향을 끼칠 수 있으며, 합성생물학과 관련한 잠재적인 생태적 위험성을 평가할 수 있는 지침이 필요함

• 유전공학의 한계를 극복할 수 있는 합성생물학은 식량, 의약, 보건, 해양바이오, 산업바이오, 환경 등 다양한 분야에서 활용 가능한 만큼 국내 관련 기관들의 적극적 참여와 협조가 필요하며, 관련 국제환경 변화에도 주목할 필요가 있음