미래혁신기술, 자연에서 답을 찾다

머리말 / 추천사 / 목차

제1장 지속가능한 미래를 위한 패러다임의 전환
1. 지구용량초과일
2. 자연이 알려주는 것들 - 청색경제와 자연모사기술
3. 다시 자연으로 돌아가자!

제2장 자연과 과학 그리고 예술
1. 자연의 여신과 과학의 여신
2. 자연의 가치
3. 자연스러움의 비밀
4. 생물의 다양성과 생물자원의 가치
5. 생체모방에서 자연모사로
6. 한글의 보편성
7. 예술과 과학의 만남 - 아티언스와 아르스
8. 아티언스의 선구자, 레오나르도 다빈치
9. 자연모사기술과 자동차
10. 자연의 비밀로 에너지 효율을 높이다

제3장 자연에서 배운 기술, 자연모사기술
1. 자연과 자연 생태계
2. 생물의 다양성
3. 자연모사기술이란?
4. 자연모사기술의 분류
5. 국제표준화기구(ISO) 활동
6. 온톨로지와 정보공유

제4장 자연에서 영감을 얻은 디자인과 건축물
1. 도토리거위벌레의 기계공작법
2. 상어 피부는 LOHAS
3. 자연에서 영감을 얻는 ‘블루골드’ 물 산업
4. 물총새와 고속 열차
5. 반딧불이와 나방에서 발견한 ‘무반사’ 나노 구조
6. 자연의 황금비율, ‘해바라기꽃’의 비밀
7. 얀코디자인의 자연모사기술 10선
8. 자연에서 영감을 얻은 건축물
9. 정자나무 그늘을 모사한 도심 속의 쉼터

제5장 생명체의 감각기관
1. 감각 센서
2. 동물의 초감각기관
3. 식물의 감각기관
4. 소리를 듣는 메커니즘
5. 청각장애 및 인공 청각기구

제6장 인체 조직·장기를 프린팅하다
1. 3차원 프린팅 기술이란?
2. 4차원 프린팅 공정과 자연 생명체의 성장
3. 3차원 바이오프린팅과 인공장기

제7장 마무리하면서
1. 4.0에서 4.3의 시대로
2. 인공지능
3. 인류세에 대해

다빈치의 과학적 사고와 기발한 발명품과 예술 작품은 여전히 인류에게 크나큰 영감을 주고 있으며, 수많은 영향을 미치고 있다. 이런 다빈치의 자연과 과학에 대한 생각을 함축적으로 표현한 문장이 있다. “자연은 모든 것이 과학적이다(과학적이지 않은 것이 아무 것도 없다; Nothing can be found in nature that is not a science).” 다빈치는 생체모방/자연모사기술에 대한 수많은 자료와 업적을 남겼으며, 스스로 예술과 과학을 접목시키는 데 많은 노력을 기울인 진정한 융합 연구자이자 당대 시대 아티언스의 선구자라고 할 수 있다.

자연모사기술의 몇 가지 사례를 살펴보면, 흰개미집의 자연 통풍 원리를 모사한 짐바브웨의 한 쇼핑센터는 냉난방에 사용되는 에너지의 90% 이상을 절감했다. 국내에서 개발된 혹등고래의 울퉁불퉁한 모양을 모사한 팬은 소음을 2dB 이상 감소시켰고, 소비 전력을 10% 이상 저감시키는 효과를 거두었다. 또 사람의 고막과 달팽이관 속의 청각기관을 모사한 감응 시스템 개발은 기존의 청각 보조 장치의 소비 전력을 대폭 저감시킨 성과를 거두었다. 거미를 모사한 진동감지센서는 기존의 공학적인 진동감지센서보다 100~1,000배까지 민감도를 높이는 우수한 성과를 보였다. 상어 피부를 모사한 수영복의 경우에 물의 저항을 5% 이상 저감시킨 사례도 있다.

해바라기의 관상화를 이루는 작은 꽃의 배열은 정교한 기하학적 나선형 모양을 이루고 있으며, 이 배열에 따라 해바라기 씨가 채워지게 된다. 해바라기 씨는 동일한 공간에 가장 많은 수가 채워질 수 있는 배열로 최적화되어 있는데, 이 나선의 수는 ‘피보나치 수열’과 완벽히 일치하는 배열을 가지고 있다. 피보나치 수열이란, ‘한 쌍의 토끼가 2개월 성장한 후에 한 달에 한 쌍의 토끼를 계속 낳을 경우, 매달 전체 토끼 수가 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55쌍…으로 불어나는 숫자’를 뜻하며, 임의 달에 살고 있는 토끼의 수는 앞선 두 달의 수를 합한 값이 된다.