긴 관형 구조의 디자인에 영감을 주는 곤충의 다리

스트레스가 적용되었을 때 다르게 반응하는 곤충의 다리

최근 자연을 모방해 우수한 특성을 가지는 재료 및 구조물을 개발하는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 연잎의 물을 밀어내는 특성이 나노돌기 구조에 기인하는 것을 관찰해 물에 젖지 않는 의복 개발과 창문 표면의 처리 등이 이뤄지고 있고, 가파른 벽면을 따라 올라가는 곤충의 발바닥을 관찰해 섬모를 가진 접착구조를 개발하기도 했다. 최근에는 나비, 벌, 파리 등의 구조와 움직임을 이용해 탐지용 소형 로봇을 개발하는데 적용하고 있다.
뿐만 아니라 스트레스를 받았을 때 곤충 다리의 거동을 연구함으로써 카테테르(체내에 삽입해 소변 등을 뽑아내는 도관) 및 항공기와 같은 긴 관형 구조를 디자인하는데 있어 안전성을 향상시킬 수 있다. 이 연구는 주요 연구자 중의 한 명인 David Taylor 교수가 이끄는 아일랜드 두블린 트리니티 대학의 연구팀이 수행했다. David Taylor 교수는 “얇은 벽을 가진 튜브는 좌굴(Buckling)에 의해 파괴되는 경향이 있다. 특히 비표준으로 횡단 절개된 튜브에서 좌굴을 일으키는 하중 상태를 예측하는 것은 어렵다”고 전했다.
연구원들은 다양한 다리 형상과 타입을 대표하며 다른 활동을 하는 일련의 곤충 연구를 수행했다. 연구대상의 곤충은 바퀴벌레, 메뚜기, 벌 및 대벌레이다. 대벌레는 그들의 다리 길이를 따라 5개의 세로 방향으로 된 이랑을 가지고 있다. David Taylor 교수는 “우리는 이들 이랑이 좌굴을 방지하지는 않지만 다리들이 손상되지 않게 도와준다는 것을 발견했다. 특히, 이들은 탄성 좌굴이라고 불리는 특별한 종류의 좌굴에 강한 특성을 보인다. 이는 재료의 특성과 기하학적인 구조가 복잡한 방법으로 상호 반응하는 방법을 보여주는 것이며 이는 박막의 튜브를 디자인할 때 고려해야만 하는 것”이라고 밝혔다.