딱정벌레 _ 도마뱀 _ 잠자리

- 누구의 접착제가 가장 강할까? 생체모방 공학으로 탄생한 아이디어 중 가장 접하 기 쉬운 ‘ 찍찍이’가 있다. 게코도마뱀의 발바닥에는 50~100마이크로미터 크기의 섬모가 촘촘히 나있다. 게코도마뱀의 발바닥을 모방해서 만든 접착 재료가 딱정벌레로 확대되 었다. 딱정벌레의 날개와 몸통이 붙는 부위를 이용해서 더 강력한 접착제를 발견했다.

출처 : http://microsystems.mju.ac.kr/1875

참고자료 1

생체모방기술 전문가 강의

출처 : 전문가 강의 동영상-생체모방 기술 (생체모방 유동제어)

서울대학교 생체모방 기술 연구소 연구원

생체모방 유동 제어란 무엇인가?

공기나 물의 흐름을 내가 원하는 방향으로 제어하는 것이 유동 제어이다. 예전에는 골프공이 매끈하였는 데, 골프공의 표면을 거칠게 하였더니 공기의 저항을 줄여서 멀리 나갈 수 있었다.이것을 거북이의 등딱지 의 홈을 이용해서 생체모방 유동제어를 이룰 수 있다.

날치가 물 위를 한번에 400m정도를 난다. 날치의 가 슴지느러미에는 가는 뼈대와 얇은 막이 있었다. 날치 의 뛰어난 비행 능력을 조사하였더니 날치의 날개에 붉은색 뼈대가 비행 성능을 향상시켜 주었다.

<그 외 다른 전문가들 인터뷰>

미세한 홈 구조를 가지고 있는 상어의 피부는 수중 유체저항을 10% 가량 줄이는 효과를 가지고 있다. 살아 있는 자연은 견고한 재료와 완벽한 통신시스템, 고감도 센서 생산에도 세계 최고라고 한다. 생체모방 기술은 경제적으로 에너지 소모를 최소화 시키면서도 생태적 폐기물을 완전히 자 연 순환과정에 환원 시킨다. 생명 공학이 생물학과 화학의 경계영역을 기술적으로 이용한 것이라 면 Bionik은 생물학과 물리학의 간극을 기술적으로 좁히고, 두 분야를 융합해 기술혁신에 활용하려 는 것이다. Bionik은 생물 모델을 그대로 1:1 모방하는 또는 복사하는 것이 아니라 간학문적 접근 을 통해 이 새로운 연구 방법론이 제공하는 혁신 잠재력을 이용하는 것이다.

출처: http://bric.postech.ac.kr/myboard/read.php?Board=news&id=61152

생체모방기술의 개념과 활용

출처 : 아카데미 서적 <환경과학 대 사전>

생체모방기술이란 생물체가 갖고 있는 다양한 기능을 인위적으로 모방하여 이용하는 기술을 의미 한다. 인류는 현재까지 생체의 기능을 이용한 여러 가지 기계를 제작한 바 있다. 예를 들면NC기계 나 로봇 등 바로 인간의 기능을 대행한 것이라고 할 수 있다. 그러나 이러한 인간의 개체로서의 외형적 모방기술이 아니고, 최근에는 생체에 있는 보다 미세한 세포 효소단백질, 펩티드의 기능에 서 배운 연구개발이 발달하고 있다. 대표적인 예는 인공효소의 개발이다. 효소는 보통 상온에서 작 용하는데, 이것을 고온고압에서 작용할 수 있지 않겠느냐 하는 연구가 있다. 또 인공적인 화합물로 서 효소와 같은 반응을 촉매하는 물질을 제작하려는 연구도 활발하게 진행되고 있다. 단백질의 경 우 1개가 수 옹스트롬 크기의 아미노산잔기로서 반응기 위치를 조정하지 않으면 안 되는 것에 대 해, 화학합성법에서는 임의의 위치에 반응기가 있게 하는 것이 용이하다. 화학합성법의 발달은 단 백질공학의 경쟁상대가 될 가능성도 있다. 또 제5세대 컴퓨터로서는 인간의 사고과정, 언어체계 등 의 이용을 고려하고 있다. 이 밖에 혈액을 대체하는 인공혈액과 인공신장, 인공심장, 인공골격, 인 공혈관 등의 인공장기도 생체모방기술이라 할 수 있다.

북극곰의 털은 왜 흰색일까?

출처 : blog.naver.com/emsibt/140027457654(본문)

북극곰은 얼음덩어리가 둥둥 떠다니는 북극 알래스카 의 최북단에서만 서식한다. 북극곰은 이렇게 혹독한 북극의 추위에서 어떻게 온기를 유지할까?

북극곰의 상징인 하얀 털은 주변 환경과 어우러져 보 호색의 기능을 하는데 그 하얀 털 바로 아래에는 검 정색 피부막이 있다. 검정 피부막은 태양에서 열을 흡 수해서 온기를 유지하도록 해준다.

또한 북극곰은 다른 어떤 동물과도 다른 털가죽을 가 지고 있다. 온기를 유지하기 위해서 몸 가까이에는 두 꺼운 털가죽 층을 가지고 있으며, 항상 꼿꼿하게 서있 는 길고 속이 텅 빈 보호용 체모도 가지고 있다. 이 보호용 체모는 플라스틱 빨대처럼 보이는데 북극곰이 차가운 북극해에서 수영하는 동안 털이 엉키는 것을 막아준다.

◎ 나의 적성과 진로 탐색하기

출처 : http://www.career.go.kr/cnet/front/main/main.do

학생들 미래 직업의 세계, 진로 심리검사, 진로 상담과 함께 다양한 진료 교육 자료 가 있어서 학생들에게 자신의 재능과 흥 미를 바탕으로 미래의 직업을 꿈꿀 수 있 도록 도움을 주는 사이트이다. 학교에서 사용을 권장하는 사이트이다.

> 3~4 차시 학습 내용

내용

▪ 변온 동물은 어떤 특성이 있으며 겨울잠을 자는 이유는 무엇일까?

▪ 가을에 단풍이 드는 이유는 무엇일까?

▪ 숲이나 식물원에서 식물들이 바람에 흔들리는 영상을 보여주며 어떠한 느낌이 드는지, 그러한 이유가 무엇 인지 자유롭게 발표

▪ 그림 자료 활용

▪ 학습 목표 확인하기

▪ 온도에 대한 동물의 적응 이해하기<생각 열기 2>

▶ 변온동물의 겨울잠, 정온동물의 온도 적응 (깃털, 털, 몸집과 말단의 크기)

▪ 온도에 대한 식물의 적응

- 낙엽수의 온도 적응, 상록수의 온도 적응 - 식물의 증산작용

- 식물체 내의 물을 수증기의 형태로 잎의 뒷면에 있는 기공을 통해 밖으로 방출시키는 과정(수증 기 내뿜으면 주변 기온 떨어뜨림-흡열반응)

- 증산작용의 조절-기공의 개폐

- 증산작용에 영향을 주는 요인-햇빛이 강할수록, 온도가 높을수록, 바람이 불수록, 습도가 낮을수 록, 체내 수분량이 많을수록 활발

- 물 상승의 원동력, 체내의 농도 조절, 체온조절

▪ 아프리카 대륙의 사하라 사막 남쪽 지역에 서식하는 아프리카 흰개미집을 본 딴 이스트 하우스 소개

- 흰개미집의 구조와 특징 조사, 흰개미집의 온도조절 방법에 대해서 조사

▪ 홍채의 빛의 양 조절을 이용한 프랑스 파리에 세운 아랍세계 연구소 소개 - 홍채의 빛의 양 조절 원리 조사

▪ 동물의 땀 배출 원리 이용 스프링클러 소개 - 동물의 땀 배출 원리 조사

▪ 온도에 대한 동 ․ 식물의 적응

▪ 차시예고 : 열의 이동 방법의 원리를 알아보자

▪ 모둠별 과제활동 - 생체모방을 통해 창의적 아이디어로 교실의 온도를 낮추는 방법 탐구하기 (전문가의 의 견을 구해 실현가능 여부까지 조사)

생각열기 3 ( )학년 ( )반 이름 ( )

온도 조절 전략을 가진 동식물

◎ 온도 조절 전략을 가진 동식물을 조사하면서 알게 된 과학적 사실이나 생체모방 기술은 무엇인지 적어 보자.

(조사 내용)

(채○○, 황○○)

참고자료 2-1

출처 : 수업 자료(학습지)

1. 생체모방과 그에 따른 적용 가능한 생체모방 기술을 조사한다. (윤○○, 김○○, 이○○)

참고자료 2-2

출처 : 수업 자료(학습지)

1. 생체모방과 그에 따른 적용 가능한 생체모방 기술을 조사한다. (채○○,황○○) (윤○○, 김○○, 이○○)

> 5~6 차시 학습 내용

내용

▪ 한여름 더위를 이기는 자신만의 방법을 자유롭게 이야기 해 본다.

▪ 동영상 “열의 이동송”을 찾아서 시청한다.

▪ 학습목표 확인하기

▪ 열과 온도의 관계 이해하기

- 온도, 온도의 종류, 열에너지, 열의 이동, 열평형 상태

▪ 열의 이동 방법(전도, 대류, 복사) 이해하기

▪ 열의 이동 방법을 이용한 사례를 실생활에서 찾아보기

- 오븐용 장갑, 에어로젤, 온돌, 이중창, 전기히터, 보온병의 원리

▪ 물질의 상태 변화 시 열의 출입에 대해 알고 일상생활에서 잠열을 이용한 사례를 찾아 설명하기 - 열을 흡수하는 경우 : 융해, 기화, 승화, 열을 방출하는 경우 : 응고, 액화, 승화,

- 땀이 마를 때 시원해짐, 드라이아이스 주변이 시원함. 이글루 안에 물을 뿌리면 온도가 상승함 ▪ 조상들이 더위를 이겨낸 방법을 찾아보고 과학적 원리를 발표한다.

-삼베옷, 대나무 부채, 죽부인, 석빙고, 배산임수형 남향 집구조 등 -석빙고의 구조를 그리고 과학적 원리를 찾아낸다.

▪ 생체모방을 통해 교실의 온도를 낮추는 방법에 대해서 자유롭게 탐색하고 토론하여 모둠별 기본 설계도를 그린다.

- thinking map 사용 <생각 펼치기 4>

가능한 모든 아이디어를 제안할 수 있도록 자유로운 분위기를 조성한다. 제한된 시간 내에 기본 설계도를 그릴 수 있도록 미리 시간을 공지한다.

생각 열기 4 ( )학년 ( )반 이름 ( )

▪ 다음 4가지 주제에 대하여 주제마다 모둠을 정하고 ICT활용을 통하여 탐색한다.

▶ 전도, 대류, 복사에 의한 열의 이동 현상을 이용한 사례를 실생활에서 찾아본다.

▶ 물질의 상태 변화 시 열의 출입에 대해 알고 일상생활에서 잠열을 이용한 예를 찾아보자.

▶ 석빙고의 구조를 그리고 과학적 원리를 찾아보자.

▶ 배산임수형 남향 집 구조로 된 전통 가옥인 한옥이 여름철에 시원한 이유를 찾아보자.

(조사 내용)

<상태 변화에 따른 열에너지 이용>

(1) 고체와 액체 사이의 변화

① 융해열로 일어나는 현상

· 얼음 조각상 주변에 가면 시원해진다.

· 아이스크림을 먹으면 입안이 시원해진다.

· 아이스박스 속의 얼음은 녹지만 보관된 과일이 시원해진다.

② 응고열로 일어나는 현상

· 손난로 속의 액체가 굳으면서 손이 따뜻해진다.

· 오렌지 농장에서는 물을 뿌려 냉해를 방지한다.

· 얼음집(이글루)에 사는 사람들은 물을 뿌려서 추위를 이긴다.

(2) 액체와 기체 사이의 상태 변화

① 기화열로 일어나는 현상

· 분수 근처를 지나면 시원함을 느낀다.

· 더운 여름철 개는 혀를 내밀어 체온을 식힌다.

· 스팀 다리미를 옷감에 직접 대고 다려도 옷감이 타지 않는다.

② 액화열로 일어나는 현상

· 냉장고 뒤편이 응축기에서는 열이 발생한다.

· 여름철 소나기가 내리기 전에 기온이 더 올라간다.

· 가열된 수증기가 액화되면서 방출하는 열을 난방에 사용한다.

(3) 고체와 기체 사이의 상태 변화

① 승화열을 흡수하는 경우

· 아이스크림을 포장할 때 드라이아이스를 함께 넣어 포장한다.

② 승화열을 방출하는 경우

· 겨울철 눈이 내릴 때 포근함을 느낀다.