[과학/거미줄(SpiderWeb)의 활용] 실제로 스파이더맨의 탄생이 가능할까? 거미줄 응용분야 및 쓰임새

거미줄에 대해서 어디까지 아시나요?

 

최근에는 거미줄의 옷으로 총알도 막는다고하는데

기술이 발전하면서 상상하지 못했던 발견이 이루어지고 있습니다.

거미줄의 다양한 용도를 알아보도록 하겠습니다.

 

 

 

 1   거미가 생산해내는 거미줄의 정의

 

거미줄은 100% 단백질로 이루어져있으며, 거미가 먹이를 잡아 먹거나 알을 낳고 보호하기위해 생산해내는 그물을 말합니다.

생존과 번식에 가장 중요한 것이죠. 거미줄의 세로줄은 점성이 없고 가로줄에만 점성이 있기때문에 벌레들이 거미줄에 달라붙습니다. 보기에는 가늘어보이지만 잘 만들어진 거미줄은 아주 튼튼하며 내구성이 강합니다. 이와같은 특징 덕분에 첨단의류, 신소재, 의학 등 많은 분야에서 활용되고 있습니다.

 

 2  거미줄과 과학의 결합

 

인공 거미줄을 뭉쳐 강도를 높인 모습.

출처 : 스웨덴 웁살라대

 

강력하고 유연하며 내구성이 강하여 많은 연구자들이 합성 거미줄을 대량으로 생산하여 상업화하려고 노력하고 있습니다.

거미줄이 생체적 합성물이라는 특성으로 다른 소재와 혼합하여 신기술이 나오고있습니다. 특히 독일 하노버 의과대학 소속 과학자들은 힘줄과 신경 손상을 치료하는데 거미줄을 활용하는 방법을 연구하면서 최근 대형 동물의 6cm 크기 신경손상 부위를 거미줄로 연결하여 해당 신경을 불과 10개월만에 재생시킨 사례가 있었습니다. 이와 같이 거미줄과 과학이 합쳐져 군사(방탄), 의료, 산업(케이블, 코팅, 필름), 상품 등 모든 용도에서 쓰인 사례를 소개하겠습니다.

   

 3  [궁금증] 과학의 발전으로 스파이더맨의 강력한 거미줄을 구현할 수 있을까

 

출처 : 스파이더맨3

 

출처 : 어메이징 스파이더맨

 

영화 스파이더맨에서 스파이더맨의 거미줄은 자동차 무게도 거뜬히 견뎌낼 정도로 튼튼합니다. 

가끔 이러한 거미줄의 구현이 가능할까? 하는 궁금증이 생기기도 합니다. 역시나 벌써 연구가 진행중이죠.  최근 미국 펜실베니아 의대 연구진에서 거미줄 유전자 연구의 큰 진전을 이뤄냈습니다. 연구진은 연구를 통해 14000개 이상의 유전자를 밝혀내었고 그 중 스피드로인이라는 유전자에서 먹이를 감싸 포획하는 거미줄, 스파이더맨의 뿌리는 거미줄 등을 포함하고 있습니다. 유전자에 대해서 더 깊숙한 연구가 진행중입니다.

 

 

뿐만아니라 17년 1월 국제 학술지 '네이처 케미컬 바이올로지'에 게제된 내용에는 스웨덴 농업과학대의 연구진에서 실제 거미줄과 유사한 인공 섬유의 개발을 하였고 이 섬유는 강한 강도와 탄성을 지니고 있으며 거미의 방적관을 흉내낸 좁은 유리관을 만들어 내부 산도를 낮게 조절하여 실제 거미나 스파이더맨의 손목에서 나오는 거미줄과 유사한 거미줄이 나왔다고 소개되었습니다.

 

가까운 미래에 스파이더맨의 거미줄 발사기 웹 슈터도 상상이 아닌 실제가 될 것 같네요.

그럼 현재까지의 기술을 한번 살펴볼까요

 

 

 4  거미줄로 방탄피부를 만든다

 

 

출처 : 영국데일리메일

거미줄의 성분을 이용해서 오늘날 쓰이는 무거운 방탄복을 무엇보다 가볍고 유연하게 만들 수 있습니다.

하지만 방탄복보다 더 놀라운 개발이 있습니다. 네덜란드의 연구진은 거미줄과 염소 젖을 이용해서 총알도 뚧지 못하는 인공방탄피부를 개발해냈습니다. 거미줄의 단백질 성분을 염소 젖에 포함시켜 유전적으로 개량/추출하여 강철피부를 만들어낸 것입니다. 인간의 피부와 혼합이 된다면 총을 무서워하지도 않는 그러한 세상이 될 것입니다.

 

 

 5  거미줄로 운동화를 만든다

 

출처 : 아디다스

아디다스에서 거미줄 단백질 성분을 이용해서 만든 바이오스틸 섬유 운동화 입니다.

아디다스는 "다른 운동화보다 15% 가볍고, 폐기된 뒤 완전히 썩기 때문에 친환경적"이라고 설명했습니다. 아디다스의 친환경적 행보와 함께 인공거미줄에 대한 연구개발의 큰 성과라고 생각됩니다.

 

 

 6  거미줄로 화장품을 만든다

 

출처 : 넥스젠바이오텍

 

넥스젠바이오텍에서 14년 국내최초 인공거미줄 단백질 화장품을 개발하였습니다.

스킨케어 분야에서 거미줄 단백질이 거대분자의 불용성 소재로 인해 피부미용에 적합하지 않다는 평가를 받아왔었습니다. 넥스젠바이오텍에서 이러한 평가를 뒤집어 피부미용에 적합한 수용성의 탄력신소재를 개발해 노화방지와 피부 리프팅을 위한 인공거미줄 단백질 화장품을 상용화를 준비중입니다.  콜라겐을 대체할 바이오 신소재라고 하지만 현재로썬 기다려봐야 할 사항 같습니다.

 

 

 7  그런데 아직까지 왜 거미줄로 된 상품이 안보이는가?

 

위의 사례들을 보면 이러한 엄청난 기술들이 우리들의 눈에는 잘 안보이는 이유가 뭘까.

거미줄 분야에는 큰 난관이 있습니다. 거미줄은 거미가 생각해내는데 누에와 달리 육식을 주로 하는 거미는 대량 사육이 불가능합니다. 같은 공간에 있으면 서로 잡아먹기때문이고 단일로서는 한번에 200미터의 거미줄을 생산하지만 상업용으로 사용하기위해서는 양이 턱없이 부족합니다. 현재까지도 거미없는 거미줄을 생산하기위해 많은 노력을 하고 있습니다. 즉, 거미줄 대량생산이 안되기때문에 아직 거미줄로된 상품이 우리 눈앞에 흔히 보이지 않고 있는 것입니다. 하지만 최근 많은 연구와 노력을 통해서 대량 생산 기술을 개발해냈습니다. 조만간 대량으로 상용화될 것으로 보입니다.

 

출처 : 나무위키