[eBook]물 위를 걷고 벽을 기어오르는 법 : 동물 운동과 로봇의 미래

원제 : How to Walk on Water and Climb up Walls

출판사 : 에코리브르발행일 : 2019년 10월17일 | 종이책 발행일 : 2019년 03월29일

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동물 운동의 비밀,
그리고 그들이 우리에게 가르쳐주는 것들에 대한 발견!


저자는 반려동물로 많이 키우는 개로 이야기를 시작한다. 산책을 하고 돌아와 목욕을 시킨다. 그러고 나면 개는 힘껏 몸 털기를 한다. 저자는 그 모습을 고속 필름으로 촬영해 분석했다. 놀랍게도 몸 털기가 지구 중력의 최대 12배에 달한다고 한다. 그래서 저자는 생쥐부터 곰에 이르기까지 1만 배의 체중 범위에 걸쳐 있는 동물들의 고속 필름을 수집했다. 1초당 곰은 4회, 개는 4∼7회, 쥐는 18회, 생쥐는 어지럽게도 29회 몸을 턴다. 사람이 눈을 한 번 깜빡이면 생쥐의 몸 털기 10회를 놓치는 셈이다. 그럼 왜 몸집이 작은 동물일수록 1초당 몸을 터는 횟수가 더 많은 걸까? 작은 동물일수록 반경이 더 작아서 구심력이 덜 발생한다. 덩치 큰 동물과 동일한 물방울 방출의 힘을 일으키려면 더 빨리 돌려야 한다.

동물들의 외모는 상당히 달라 보이지만 한 가지 공통점을 갖고 있는데, 생존하기 위해 움직이지 않을 수 없다는 사실이다. 운동은 단순한 이유로 인해 진화했다. 바로 에너지의 필요다. 이는 일반적으로 정주성(定住性)을 띠는 식물과 동물을 구분하는 요소 중 하나다. 식물은 태양광을 이용해 스스로 영양분을 얻는 독립 영양체다. 반면 동물은 끊임없이 먹잇감을 찾아다니고 섭취함으로써 에너지를 얻는 종속 영양체다. 초식동물은 먹이를 찾아다니느라 움직이고, 포식자는 그들을 뒤쫓기 위해 움직인다. 포식자든 피식자든 민첩하고 반응 빠른 동작이 잡아먹히는 일을 피하는 한 가지 방법이다. 하지만 동물은 움직이는 데 많은 에너지를 쏟으면 쏟을수록 에너지 공급을 보충하기 위해 더 많이 먹어야 한다. 따라서 동물은 속도, 절약, 기동성이라는 관점에서 한계를 넘어서는 경우가 흔하다. 물론 이런 동물의 운동은 다양한 환경을 탐색하고 적응하는 것과도 깊은 관련이 있다.

동물 운동은 우리 주변 어디에나 존재하고, 그것은 동물이 세상에서 일을 처리하는 주된 방식이다. 이렇게 다양한 동물 운동은 어떻게 생겨났을까?

동물 운동의 다양성은 하나의 공통된 맥락, 바로 진화로 가능해졌다. 진화는 믿을 수 없을 만큼 단순하면서도 강력한 알고리즘으로 작용한다. 따라서 모든 종류의 동물 운동은 아무리 기이한 것이라 할지라도 진화의 과정을 통해 출현했다. 물 위를 걷는 것도 매력적인 한 예다. 곤충은 대략 4억 년 전에 진화했고, 3억 년 후에는 육생 곤충류와 거미류가 물 표면에 대량 서식하기 시작했다. 이러한 이주 덕분에 그들은 포식자를 피해 새로운 먹이원과 새끼를 부화시킬 안전한 장소를 찾게 됐다. 현존하는 물 위를 걷는 곤충 중 가장 원시적인 물노린재(Velia)는 그 진화의 원조인 벌레들과 상당히 비슷하다. 많은 육생 곤충이 그렇듯 이것들도 6개의 다리를 써서 개미와 비슷하게 발끝으로 걷는다. 이 동작은 물에서는 별로 효과가 없어 마치 얼음 위에서 영원히 미끄러지고 있는 것처럼 미친 듯이 움직여도 거의 진전이 없다. 게다가 느린 걸음 때문에 물가로 가까이 가는 데도 제약이 있다. 물 위를 걷는 이 원시적인 곤충은 개구리밥과 그 밖의 신종(新種) 식물이 안전을 위해 기어 올라갈 장소를 제공해주는 얕은 곳에 서식한다.

시간이 흐르면서 물 위를 걷는 곤충의 가운뎃다리들이 더 길게 진화하면서 발끝으로 걷는 것보다 확실히 장점을 가져다줬다. 결국 이들의 다리는 배의 노처럼 작동할 수 있을 만큼 아주 길어졌다. 소금쟁이라는 이 새로운 종은 배처럼 노를 저을 수 있고, 나머지 다리를 지지대용 수상 플랫폼으로 삼아 균형을 잡을 수 있다. 이는 매우 효과적인 보행이라 이 ...

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감사의 글

서론: 동물 운동의 세계
1 물 위를 걷기
2 모래 밑 헤엄치기
3 날뱀의 모양
4 속눈썹과 상어 가죽
5 죽은 물고기의 유영
6 빗속을 날기
7 머리보다 힘
8 개미는 유체 또는 고체?
결론: 미래

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