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- 꽃이 만발한 덤불은 마치 기관총처럼 씨앗을 스스로 퍼뜨린다.
- 과일 캡슐이 터지자마자 위치하젤은 탄약처럼 씨앗을 뿜어내며 시속 최대 30km의 속도에 도달
- 로봇공학에 사용 가능한 사격 메커니즘

영상: 씨앗을 쏘는 식물
위치하젤(Witch Hazel 풍년화) 식물은 사격 기술에 스프링과 같은 메커니즘을 사용한다.

위치하젤 식물(풍년화)은 포탄처럼 여러 방향으로 씨앗을 발사하여 씨앗을 퍼뜨린다. 연구원들은 이제 고속 카메라로 사격 기술을 촬영했으며 식물이 시속 30km의 속도로 발사할 수 있는 방법을 발견했다. 그들은 로봇공학에도 사용될 수 있는 특별한 스프링 같은 메커니즘을 사용한다. 

▲ 고속 카메라로 사격 기술을 촬영했으며 식물이 시속 30km의 속도로 발사할 수 있는 방법을 발견 (영상 스크린샷)

식물이 새로운 위치를 차지하려면 먼저 씨앗을 최대한 널리 뿌려야 한다. 그러나 나무 등은 문자 그대로 뿌리를 내리기 때문에 바람이나 과일을 먹는 동물의 도움이 필요하다. 동물은 배설물과 함께 씨앗을 퍼뜨린다.

▲ 위치하젤 식물(풍년화)은 포탄처럼 여러 방향으로 씨앗을 발사하여 씨앗을 퍼뜨린다.

나무 기관총

위치하젤과(Hamamelidaceae)는 종자 분산을 위한 매우 특별한 기술을 개발했다. 바람이나 동물에 의존하는 대신, 꽃이 만발한 덤불은 마치 기관총처럼 씨앗을 스스로 퍼뜨린다. 나무가 우거진 과일 캡슐이 터지자마자 위치하젤은 탄약처럼 씨앗을 뿜어내며 시속 최대 30km의 속도에 도달한다.

노스캐롤라이나 듀크 대학교의 저스틴 호르헤(Justin Jorge)는 “눈을 깜박이면 놓치게 된다”고 말했다. 그는 동료인 Sheila Patek과 함께 초당 10만 개의 이미지를 기록하는 고속 비디오 카메라를 사용하여 시드 샷 뒤에 있는 곡사포와 같은 메커니즘을 연구했다. 두 사람은 위치하젤이 어떻게 강력한 사격을 하는지 정확히 알고 싶었다.

로봇공학에 사용 가능한 사격 메커니즘

영상 자료에 따르면 촬영이 시작되기 전에 씨앗 주변의 과일 캡슐이 건조되어 변형된다. 어느 시점에서 캡슐의 벽도 압축되어 씨앗에 많은 압력을 가하고 궁극적으로 세상으로 발사된다. “손가락 사이로 수박씨를 으깨면 수박씨가 돋아나는 것과 비슷하다”고 Jorge는 설명했다. 둘 다 스프링과 같은 메커니즘을 기반으로 한다.

<위치하젤은 씨앗을 탄약처럼 발사하기 때문에 매우 빠르게 고속 카메라만이 현상을 포착할 수 있다.© 듀크대학교 파텍 연구소/Science X>

새로운 발견은 위치하젤의 신비한 삶을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 동시에, 공장의 "스프링"은 로봇을 위한 더 나은 설계로 이어질 수도 있다. “탄력적인 것을 생각할 때 우리는 보통 고무줄, 실패, 양궁을 떠올린다. 하지만 생물학에서는 이상하고 복잡한 모양이 모두 존재한다”고 Jorge는 말했다.

“아마도 이러한 형태에는 소형 점핑 로봇에 사용되는 것과 같은 합성 스프링의 설계를 개선하는 데 사용할 수 있는 몇 가지 장점이 있을 것이다. 하지만 먼저 우리는 이러한 생물학적 깃털이 어떻게 작동하는지 이해해야 한다”고 Jorge는 말했다.
(Journal of The Royal Society Interface, 2023; doi: 10.1098/rsif.2023.0234)

출처: Journal of The Royal Society Interface

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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