Janine Benyus: 생체모방의 실제

감추어져 있는 무언가를 발견해낼 수 있었다는 사실은 적어도 오늘날에는, 그것이 사실 우리가 잊고있었던 것임을 의미합니다. 한때는 우리 이름 만큼이나 잘 알고 있던 것인데 말이지요. 우리가 전지 전능한 우주에 살고 있다는 것, 우리가 재기넘치는(or 정말 똑똑한) 행성의 일부라는 점, 우리의 주변이 천재들로 가득하다는 점도 그렇게 잊혀졌던 것들입니다.

의생학 (擬生學)은 이러한 천재들로부터 가르침을 얻고자 하는 새로운 학문 분야입니다. 무언가를 설계하는 데에 있어 그들의 조언을 구하는 것이지요. 이곳은 제가 사는 곳입니다. 제 학교이기도 하구요. 제 주변에는 수많은 천재들이 살고 있습니다. 지구에서의 우아한 삶을 누리는 법을 알고 있는 생명체들과 생태계를 저는 반드시 기억하고자 합니다. 여러분이 그 사실을 다시 잊어버린다면 저는 이렇게 말씀드릴 것입니다. 기억하세요. 이것은 매년 일어나는 일입니다. 이것은 약속을 지킵니다. 우리가 구제금융을 하고 있는 동안에도 계속되고 있었습니다. 봄.

[봄]을 디자인하는걸 상상해보세요. 그 모든 것을 한데 어우러지게 만드는 과정을. 여러분은 TED도 조직하기 힘들다고 생각할거예요. (웃음) 그렇죠? 상상해보세요. 한동안 안해보셨을지라도, 해보세요. 그 모든 시간 조절과 조정 작업을 해내는 걸 상상해보세요. 하향식 규칙도, 정책도, 또는 기후 변화 프로토콜도 없이 말입니다. 이것은 매년 일어나고 있습니다. 뽐내기. 사랑의 기운. 위대한 시작. 그리고 분명히 말씀드리건대, 이 생명체들은 제각기의 우선순위를 갖고 있습니다.

저의 한 이웃은 이런 자연의 지혜를 항상 일깨워줍니다. 왜냐면 그 친군 주로 드러누운채 수풀을 바라보며 시간을 보내거든요. 그 친군 일곱 여덟살쯤 되는데, 어느날 절 찾아오더군요. 그 때 저희 집 앞마당엔 제가 자라게 내버려둔 말벌 둥지가 하나 있었지요. 현관문 바로 바깥에요. 대부분 사람들은 그게 아직 작을때 없애버립니다만, 제 눈엔 그게 참 멋있어 보였습니다. 제가 이런 식으로 생긴 멋진 이태리제 면지(面紙, 서적의 표지 뒤에 붙이는 4페이지분의 종이)를 보고 있을 때 그 친구가 저희 집을 찾아와 노크했습니다. 그 친군 매일매일 제게 보여줄 무언가를 들고 오곤 했지요. 그리곤 마치 딱다구리새처럼, 제가 문을 열때까지 계속 노크를 해대는 거예요. 그 친구가 제게 묻기를, 말벌집을 어떻게 만들어주었느냐고 하더군요. 이런 식으로 큰 건 본 적이 없었던 거죠. 그래서 제가 말했어요. "있잖아, Cody, 그건 내가 아니라 말벌들이 만든거란다." 그리고 우린 벌집을 함께 바라보았지요. 그러고나니 왜 그 친구가 벌집을 내가 만든 거라고 생각했는지 알게 되었어요. 왜냐면, 그게 정말 너무나도 아름답게 만들어져 있었던거죠. 참으로 건축학적이기도 했고, 정교했어요.

그 때 저는 안타까움을 느꼈습니다. 어떻게 이 소년은 그 짧은 생애 동안에 인간만이 무언가 정교한 것을 만들수 있다는 믿음을 갖게 된 것일까요. 인류가 최초의 건축가가 아니라는 사실을, 우리 모두가 망각해온 사실이긴 하지만- 어째서 그 소년 또한 몰랐던 것일까요. 우리는 셀룰로즈를 가공처리한 최초의 존재가 아닙니다. 종이를 만든 것도 인간이 처음이 아니죠. 최적화된 화물배치를 시도한 것도, 방수, 혹은 어떤 구조체의 가열/냉각을 시도한 것도 우리가 처음이 아닙니다. 우리는 우리 아이들을 위해 집을 지은 최초의 존재가 아닙니다.

의생학이라 불리는 이 분야에서 사람들은 깨달음을 얻고 있습니다. 유기체들, 인간이 아닌 유기체들이, 또는 우리 주위의 자연계가 우리가 해야할 일과 상당히 비슷한 종류의 일들을 해내고 있다는 사실을 말이죠. 게다가 그들의 방법은 지난 수십억년의 시간 동안 그들이 이 지구 상에서 우아하게 살아올 수 있게 해준 성공 비결입니다. 그러니 [의생학자]라 불리는 이 사람들은, 자연의 제자(Apprentice, 徒弟)들인 셈입니다. 자연이 어떤 일을 할 수 있는지 배우는거죠. 그들이 배우고 있는 몇가지를 이 자리에서 여러분께 보여드리고자 합니다. 그들은 항상 스스로에게 질문을 던집니다. "내가 무언가를 발명하고자 할 때마다, 자연이라면 어떻게 할지 먼저 생각해보면 어떨까?"

바로 이것이 그 결과물입니다. 이 사진은 Jack Hedley라는 체코 사진작가가 찍은 놀라운 작품입니다. JR West에 일하는 한 엔지니어에 관한 이야기입니다. JR West는 고속 열차를 만들어야 했어요. 그 열차는 '총알 열차'이라고 불렸는데, 앞 부분이 둥글었기 때문에 그렇습니다. 그런데 터널에 들어갈때면 압력파가 발생하는 겁니다. 그것 때문에 터널을 빠져 나갈때면 음속폭음같은게 발생하구요. ( =Sonic boom, 제트기가 비행 중에 음속을 돌파하거나 음속에서 감속했을 때 또는 초음속비행을 하고 있을 때 발생하는 폭발음) 이 문제 때문에 보스가 이렇게 지시했답니다. "이 기차를 조용히 만들 방법을 찾아와라"

그는 새를 좋아하는 사람이었는데 어느날 오더본 협회(미국야생동물협회)쯤 되는 모임에 갔다가 물총새에 관한 영화를 봤답니다. 그리고 그는 생각했지요- "저 새들은 공기 중에서 물속으로, 서로 다른 밀도의 매질 사이를 이동하는건데도 물방울조차 튀기질 않는군". 이 사진을 보세요. 물이 튀기질 않죠. 그래서 물고기를 보면서 들어갈 수 있는 것입니다. 여기서 그는 생각했습니다. "우리도 이렇게 해보면 어떨까?" 그리고 기차는 조용해졌죠. 15% 더 적은 전기로 10% 더 빨리 가게 되었지요.

자연은 어떻게 세균을 물리칠까요? 인간은 세균들로부터 스스로를 보호해야 했던 최초의 존재가 아닙니다. 보세요, 여기 갈라파고스 상어가 있습니다. 이 친구의 피부엔 세균이 살질 않아요. 더럽혀지지도 않고, 따개비 같은것도 붙지 않습니다. 이 친구가 빨리 움직이기 때문인가 하면, 그렇지 않습니다. 이 친군 사실 축 늘어져 있는 축이예요. 느리게 움직이는 상어랍니다. 그러면 어떻게 세균 없는 몸상태를 유지할 수 있는걸까요? 화학물질을 쓰는건 아닙니다. 어떻게 하는가 하면, 스피도 수영복 표면에 있는것과 같은 돌기들을 사용하는거예요. 올림픽 기록을 깨는데 사용되었던 그 돌기들 말이죠.

하지만 상어의 피부에 있는건 좀 특수한 형태의 패턴을 띄고 있습니다. 바로 그 패턴, 피부 돌기 패턴의 그 구조가 세균이 피부에 내려앉아 달라붙는 것을 방해합니다. 실제로 Sharklet Technologies라는 회사가 이 패턴을 병원의 벽면에 적용함으로써 세균번식을 저해하는 데에 활용하고 있답니다. 이 방법은 벽에 항생제나 독한 세정제를 퍼붓는 방법보다 효과적인데, 현대에 들어와 수많은 병원체들이 약에 대한 저항성을 키워왔기 때문입니다. 현재 미국에서는 병원에서 얻은 감염으로 인해 죽는 사람들이 에이즈나 암, 또는 자동차사고로 인한 사망자들을 모두 합친 수보다 더 많습니다. 십만명쯤 더 말이죠.

이녀석은 나미비아의 사막에 사는 작은 벌레입니다. 사막엔 이녀석이 마실만한 깨끗한 물이 없어요. 하지만 이녀석은 안개로부터 물을 섭취할 줄 안답니다. 날개 껍질 뒤쪽에 튀어나온 부분이 있는데, 그 부분이 물을 끌어들이는 자석처럼 작동합니다. 끝은 친수성(親水性)인 데 반해, 옆면은 왁스처럼 반질반질하기 때문에 안개가 이 부분에 닿으면 끝부분에 모여 물기로 맺히는 거죠. 그리곤 몸통을 따라 흘러내려선 벌레의 입으로 들어가는겁니다. 실제로 옥스포드 대학의 앤드류 파커라는 과학자가 이걸 연구했어요. 그리고 Grimshaw와 같은 키네틱 건축회사가 ( 기후의 변화 또는 필요에 따라 변형 가능한 구조물을 짓는 것) 현재 이 방식을 적용하여 건물 표면을 코팅함으로써 안개로부터 물을 얻을 수 있도록 하려고 고려 중입니다. 기존의 안개잡이 그물보다 열배나 우수한 성능이라고 하네요.

이산화탄소를 원자재로 만들 수도 있습니다. 동식물들은 이산화탄소를 독성물질로 생각하지 않습니다. 몇몇 생명체들은 이산화탄소를 재료로 하여 껍질이나 산호를 만들죠. 최근 미국에 Clara라는 시멘트 제조 회사가 문을 열었습니다. 이 회사는 산호초의 비법을 참고하여, 시멘트와 콘크리트를 만드는 데에 이산화탄소를 사용하고 있습니다. 보통 시멘트 1톤을 만들 때 1톤 정도의 이산화탄소가 방출됩니다. 그런데 이 회사는 반응식의 진행 방향을 바꾸어 1톤 시멘트 제조에 반 톤의 이산화탄소를 사용하고 있습니다. 산호초의 비법 덕분에 말이죠.

여태까지 보신 사례 모두 생명체 그 자체를 사용하는 것이 아닙니다. 그들의 청사진, 혹은 비법을 사용하는 것이지요. 자연은 태양에너지를 어떻게 모을까요? 잎의 작동방식에 근거한 새로운 종류의 태양전지가 개발되었습니다. 자가 조립 방식이구요, 어떤 종류의 물체에건 올려질 수 있습니다. 이 전지는 매우 저렴한데다가 5년마다 재충전 할 수 있습니다. 제가 Paul Hawken과 함께 일하는 OneSun이라는 회사에서 개발된 제품이구요.

자연이 물에서 염분을 여과해내는 데에는 여러 방식이 있습니다. 우리는 보통 압력을 가함으로써 여과막을 통해 걸러내는 방법을 사용합니다. 그러다가 여과막이 막혀버린다거나 전력 소모가 너무 심하다는 문제에 직면하는 거죠. 자연은 훨씬 우아한 방법을 사용합니다. 그리고 이 방법은 모든 세포 안에 구현되어 있지요. 지금 이 순간 여러분 몸 안에 있는 모든 적혈구 세포는 보시는 바와 같은 모래시계 모양의 구멍을 갖고 있는데, 이것은 아쿠아포린(Aquaporin)이라 불립니다. 아쿠아포린은 물분자를 세포의 안팎으로 내보내는 역할을 수행합니다. 이는 일종의 정삼투작용(Forward osmosis)에 의한 것인데, 용질은 통과시키지 않고 물 분자만을 내보내는 것입니다. 현재 Aquaporin이라 불리는 회사가 이 기법을 모방하여 염분 제거막을 만들고자 하고 있습니다.

나무나 뼈는 그들에게 가해지는 스트레스에 맞춰 스스로를 끊임없이 재구성합니다. 이 알고리즘이 어떤 소프트웨어 프로그램에 적용되었는데, 현재 이 프로그램은 현재 다리나 대들보를 경량화 하는 데에 사용되고 있습니다. 실제로 G.M. Opel이 지금 여러분이 보시는 바와 같은 골격을 만드는 데에 이 프로그램을 사용했는데요, 이 골격은 'bionic car'라 불리는 그들의 자동차에 적용되었습니다. 프로그램은 이 골격이 최소한의 자재로 최대한의 강도를 갖도록 경량화 하였습니다. 마치 생명체가 하듯이 말입니다.

지금 보시는 이 딱정벌레는, 여기 있는 이 과자봉지와는 달리 키틴(Chitin)이라는 한 종류의 자재만을 사용합니다. 그러면서도 이 자재에 여러 가지 기능을 부여하는 수많은 방법들을 고안해냈지요. 딱정벌레의 껍질은 방수성이며, 강하면서도 탄력있습니다. 통기성이고, 형태에 의해 색깔을 띄기도 합니다. 똑같은 기능을 수행하기 위해 이 과자봉지엔 일곱겹의 층이 필요한 반면에 말이죠. 생명체들이 할 수 있는 일에 조금이라도 근접하기 위하여 우리가 해내야 하는 중요한 일들 중 하나는 사용하는 자재의 종류와 양을 최소화하고 거기에 디자인을 추가하는 방법을 찾아내는 것입니다. 자연계는 다섯 종류의 고분자(Polymer)를 사용하여 지금 보시는 바와 같은 모든 일을 해냅니다. 반면 인간 세계에선 약 350종의 고분자가 이 모든걸 만드는 데에 사용되고 있죠.

자연은 나노(Nano)입니다. 나노테크놀로지, 나노입자- 이런 것들에 대한 걱정 섞인 이야길 많이 들으셨을 겁니다. 자유로이 돌아다니는 나노 크기 입자의 위험성이라던지 말이죠. 제가 볼때 정말 신기한게 뭐냐면, "나노테크놀로지를 안전하게 만드는 법을 자연에게 물어볼 수는 없을까?" 하고 생각 해본 사람이 별로 없다는 겁니다. 자연은 이 일을 오랫동안 해왔는데 말이죠. 이를테면 나노입자를 특정 소재에 박아넣는 일 같은것 말입니다. 사실, 황산환원균은 황 원소를 황화수소로 환원시키는 반응 과정에서 (이들은 이 반응에서 방출되는 에너지를 이용하여 생존함) 부산물로써 나노 크기의 입자들을 물 속에 방출합니다. 하지만 그러자마자 그들은 그 입자들을 모아서 덩어리로 만드는 단백질을 또한 방출하죠. 그 결과 뭉쳐진 나노입자는 용액으로부터 분리됩니다.

에너지 사용 - 생명체는 에너지를 조심스레 사용합니다. 아주 조금의 에너지라도 얻기 위해선 일하거나 흥정해야 하기 때문이지요. 그리고 오늘날 에너지 공급망 업계에서 가장 큰 분야중 하나가 무엇인가 하면, '스마트 그리드'라는 것입니다 - 아마 들어보셨을 거예요. 꿀벌이나 개미와 같은 군거성 곤충들은 스마트 그리드의 중요한 조언자들 중 하나입니다. 이를테면 집단 기술 (Swarm technology)이라는 것이 있습니다. Regen이라는 회사가 있는데, 이 회사는 개미나 벌이 집단 차원에서 먹이를 가장 효과적인 방식으로 찾는 과정에 주목하고 있습니다. 그 알고리즘을 가전기구에 적용함으로써, 그것들이 서로 의사소통하여 최대 전력 사용량을 최소화 하는 법을 도출하게끔 하는 것이지요.

코넬 대학교에 있는 일군의 과학자들이 '합성 나무'라 불리는 것을 만들고 있습니다. 그들은 나무 아래쪽에 펌프가 없는 데도 물이 끌어 올려지는 것에 주목합니다. 이 경우 물은 모세관 현상과 증산 작용에 의해 한번에 한방울씩 위로 끌어올려지지요. 끌어 올리고, 잎을 통해 내보내고, 그리고 다시 뿌리를 통해 끌어 올립니다. 코넬의 과학자들이 만들고 있는 것은 일종의 벽지라고 할 수 있습니다. 그 벽지를 건물 안쪽에 설치함으로써 펌프 없이 물을 위로 끌어올리도록 하자는 것이지요.

아마존 전기 뱀장어- 극심한 멸종 위기에 처해 있는 종입니다. 이들 중 일부는 여러분의 몸 속에 있는 것과 동일한 화학물질을 이용하여 600볼트의 전기를 생산합니다. 제가 볼때 더 신기한 게 뭐냐면, 그 600볼트의 전기가 스스로를 감전시키지 않는다는 점입니다. 우리는 PVC (Polyvinyl chloride)를 사용한다는거 아실겁니다. 절연을 위해 전선을 감싸는 데에 사용하죠. 그렇다면 전기뱀장어는 어떻게 자기가 만든 전기로부터 스스로를 보호할까요? 이에 대한 해답은 아직 찾지 못했습니다.

여기에 고래를 만나러 간 풍력 터빈 제조자가 있습니다. 혹등고래는 가리비 모양의 테가 둘러진 물갈퀴를 갖고 있는데, 이 테두리 덕분에 혹등고래는 물 속에서 32% 더 적은 저항을 받고 움직일 수 있습니다. 이를 적용한 풍력터빈은 극도로 낮은 풍속의 바람에 의해서도 작동 가능하다고 하네요.

최근 MIT에서 기존 제품보다 훨씬 적은 전력을 사용하는 새로운 라디오 집적회로를 개발했습니다. 이것은 여러분 귀의 달팽이관 구조를 본뜬 것인데, 그 결과 무선 인터넷, TV 및 라디오 신호를 하나의 회로로 모을 수 있게 되었습니다. 마지막으로, 생태계 규모의 사례를 하나 살펴보겠습니다.

저의 컨설팅 회사인 Biomimicry Guild는 HOK(세계적 건축회사)의 건축가들과 함께 일하고 있습니다. 저희는 HOK의 기획 부서와 함께 전체 도시를 건설하는 과정을 살펴보고 있는데, 여기서 저희가 주장하는 바는, 인간의 도시가 생태계 서비스의 측면에 있어 적어도 도시가 대체하는 자연계만큼은 기능할 수 있어야 하지 않을까 하는 것입니다. 그리하여 저희는 [생태학적 성능 기준]이라는 것을 수립하여 새로 만들어질 도시들이 이 엄격한 기준을 충족하게끔 하고자 합니다.

의생학은 놀랍도록 강력한 혁신의 방식입니다. 이 대목에서 저는 이렇게 묻고 싶습니다. "무엇이 해결할 만한 가치가 있는 문제인가?" 아직 본적이 없으시다면 아마 꽤 놀라실 텐데요, Adam Neiman 박사의 작품입니다. 여기 보이시는 구(球)는 지상에 존재하는 모든 물의 양을 지구의 전체 부피에 대비하여 나타낸 것입니다. 모든 얼음, 신선한 물, 바닷물, 그리고 우리가 숨쉴 수 있는 대기의 지구 전체 부피 대비 총량 말입니다. 그리고 생명은 지난 38억년 동안 저 구 안을 풍성하고도 살기 좋은 장소로 가꾸어 왔습니다.

그리고 우리 인간은 이 별에 찾아와 스스로에게 이렇게 물어온 수많은 생명체들 중 하나입니다. "어떻게 해야 이 곳에서 오래토록 잘 살 수 있을까?" "생명이 배워온 방식을 우리는 어떻게 실천할 수 있을까?" 생명에 도움이 되는 환경을 조성하는 방식 말입니다. 저는 이것이 우리 세기의 디자인 과제라 생각하는 바이며, 이를 해내기 위해서는 우리를 둘러싼 천재들의 존재를 상기하는 한편 이들을 어떻게든 다시 만나기 위한 방법이 필요하다고 봅니다.

제가 영광스럽게도 참여할 기회를 얻었던 중요한 프로젝트중 하나는 새로운 웹사이트 하나를 만드는 것이었습니다. 여러분 모두 꼭 방문해보셨으면 합니다. 이 사이트의 이름은 AskNature.org 입니다. 이곳에서 저희가 하려 하는 일은, 말하자면 TED적인 방식으로 모든 생물학적 정보를 설계적·기능적 측면에 의거하여 정리하는 것입니다.

또한 저희는 EOL (Encyclopaedia Of Life)과 함께 일하고 있습니다. Ed Wilson의 소원이었던 그것 말이예요. ( [통섭]이란 책으로 유명한 미국의 저명한 사회생물학자이며, EOL은 생명다양성 보존의 필요성을 사람들에게 환기시킬 도구가 필요하다는 그의 소망에 따라 만들어진 웹사이트) Ed는 그 웹사이트 (http://www.eol.org)에 모든 생물학적 정보를 모으고 있습니다. 또한 EOL에 봉사하는 과학자들은 다음과 같은 질문에 답하고 있구요. "이 생물로부터 우리는 무엇을 배울 수 있을까?" 그 모든 정보들이 AskNature.org에 축적될 것입니다. 그러면 어떤 발명가가 세계 어디에 있건간에 무언가를 만들고자 하는 순간, 저희 웹사이트에 "자연은 어떻게 물에서 염분을 제거할까?" 같은 질문을 쳐볼 수 있을 거예요. 그러면 그는 홍수림이나 바다거북, ( 열대지방의 강 어귀 및 해변에 생기는 숲) 또는 여러분의 신장(콩팥) 등과 같은 사례를 접하게 되겠지요.

그러면 우리는 제 꼬마 친구 Cody가 늘 하는 것과 같은 일, 즉 이 놀라운 모범 사례들을 실제로 접하는 경험을 할 수 있게 될 것입니다. 우리 인간보다 훨씬 오랫동안 이 지구에서 생존해온 이들을 말이지요. 바라건대, 이들의 도움에 힘입어 우리는 이 별에서 살아가는 법을 배울 수 있을 것입니다. 우리의 집이되, 우리만의 것은 아닌 이 지구 말입니다. 감사합니다. (박수)