코끼리의 코는 크기와 피부 두께에 비하면 놀라울 만큼 섬세하고 민첩한 동작을 구현한다. 작은 땅콩이나 바삭한 과자를 부수지 않고 잡을 정도이다. 코끼리 코 표면에 나있는 1000여개의 털(코수염) 미세구조가 예민한 촉각의 비결로 밝혀졌다.

독일 막스플랑크 지능형 시스템연구소(MPI－IS)가 주도한 공동연구팀은 코끼리 코수염의 특성을 정밀 분석하고 연구결과를 일전 국제학술지 《과학》에 공개했다.

포유류의 수염은 정교한 감각도구이다. 수염을 구성하는 각질 자체는 감각이 없지만 모낭을 둘러싼 신경세포가 수염의 미세한 기계적 진동을 신호로 전달한다.

기존 연구결과들은 수염이 전체적으로 균일한 기계적 특성을 유지한다고 가정하는 경우가 많다. 생쥐 수염의 경우 단면이 둥글고 강성이 전체적으로 비슷하다. 연구팀은 코끼리 코수염처럼 털의 움직임을 능동적으로 제어하지 못하는 경우는 수염의 형태와 구조 특성이 뛰여난 촉각에 기여할 것이라고 예상했다.

연구팀은 어린 아시아코끼리와 성체 아시아코끼리 코수염의 기하학적 구조, 다공성, 재료의 강성 등을 1나노메터(㎚, 1㎚은 10억분의 1m) 단위로 정밀 분석했다. 마이크로 컴퓨터단층(CT) 촬영, 전자현미경 분석, 기계적 특성 테스트, 모델링을 활용했다.

분석 결과 아시아코끼리 코수염은 뿌리 쪽이 상대적으로 단단하며 끝으로 갈수록 얇고 부드러워졌다. 연구팀은 이런 특성을 ‘기능적 경사도’라고 설명했다. 코수염의 어느 지점이 물체와 닿는지에 따라 전달되는 신호 강도가 달라지기 때문에 코끼리가 즉각적으로 ‘촉각 공간 지도’를 그릴 수 있다는 뜻이다.

연구팀은 “기능적 경사도 특성은 코끼리가 자신의 코가 물체로부터 얼마나 가깝고 먼지 알 수 있게 도와주는데 이 모든 것이 수염의 기하학적 구조, 다공성, 강성에 내재돼있다.”고 설명했다.

분석 결과 코끼리 코수염은 단면이 납작하고 구멍이 많이 난 다공성 구조 특성을 드러냈다. 다공성 구조는 수염의 무게를 줄이고 충격 저항에 도움을 준다. 코끼리의 머리나 몸통, 꼬리에 있는 체모는 코수염과 다르게 뿌리부터 끝부분까지 균일한 강도를 유지했다.

집고양이 수염도 코끼리 코수염처럼 기능적 경사도를 나타낸다. 연구팀은 코끼리와 고양이 수염에서 발견한 기능적 경사도에 령감받아 새로운 로보트의 감각 구현 기술을 개발할 계획이다.

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