2026. 10. 11. 23:48ㆍ카테고리 없음
거미줄이 공기 중의 안개·수분을 물방울로 모으는 원리를 과학자들이 연구하고, 이를 사막이나 건조 지역에서 사용할 수 있는 인공 물 수집 장치에 응용하는 것입니다. 즉, 물을 새로 만들어내는 것이 아니라 공기 중에 이미 있는 수분을 모으는 기술입니다.
거미줄에 아침에 작은 물방울이 주렁주렁 맺혀 있는 모습을 본 적이 있으실 거예요.
거미줄은 단순히 물방울을 붙잡는 것뿐 아니라, 아주 미세한 구조 때문에 물방울을 특정 부분으로 이동시키고 합쳐지게 하는 특징이 있습니다.
특히 일부 거미의 포획용 실크에는 현미경으로 보면 다음과 같은 구조가 반복됩니다.
가는 부분 → 굵은 부분 → 가는 부분 → 굵은 부분
굵은 부분을 스핀들 매듭(spindle-knot)이라고 합니다.
이 구조가 중요한 이유는 다음과 같습니다.
① 공기 중 안개가 거미줄에 부딪힘
↓
② 아주 작은 물방울이 실에 달라붙음
↓
③ 물방울이 서로 합쳐짐
↓
④ 표면에너지 차이와 압력 차이에 의해 물방울이 굵은 부분으로 이동
↓
⑤ 큰 물방울이 만들어짐
↓
⑥ 물방울을 아래쪽으로 모아 저장
실제로 2010년 Nature에 발표된 연구에서 이러한 거미실의 방향성 물 수집 현상이 확인됐습니다.
2. 핵심은 '거미줄' 자체보다 구조입니다
거미줄을 그대로 사막에 많이 설치하는 것이 핵심은 아닙니다.
연구자들은 거미실의 구조를 인공 섬유에 복제하고 있습니다.
거미실에는 약 20~30 nm 크기의 나노섬유가 얽힌 구조가 있으며, 물을 만나면 구조가 변화하면서 물방울을 모으는 데 유리한 형태가 됩니다.
그래서 과학자들은
거미실의 구조를 모방한 인공 섬유
를 만들고 이를 여러 개 연결해서 안개 포집기(fog collector)로 사용하는 연구를 진행하고 있습니다.
3. 그렇다면 사하라사막에서도 가능할까요?
여기서 중요한 점이 있습니다.
사하라사막 전체가 안개가 많은 것은 아닙니다.
거미줄 방식의 물 수집은 공기 중에 충분한 수분이나 안개가 있어야 효과가 있습니다. 따라서 매우 건조하고 안개가 거의 없는 사막 한가운데에서는 물을 많이 얻기 어렵습니다.
반대로 해안이나 산악 지역처럼 습한 공기와 안개가 자주 발생하는 건조 지역에서는 상당히 유용할 수 있습니다. 안개 포집 기술은 실제로 건조 지역에서 사용되고 있습니다.
대표적인 실제 사례가 칠레 아타카마 사막입니다.
큰 그물을 세워 놓으면 안개가 그물 사이를 통과하면서 미세한 물방울이 그물에 붙습니다. 물방울이 점점 커지면 아래쪽으로 흘러내리고, 이를 관으로 받아 물탱크에 저장합니다.
4. 거미줄을 이용한 물 수집 장치를 만든다면?
개념적으로는 이렇게 만들 수 있습니다.
🌫️ 안개가 불어옴
↓↓↓
┌─────────────────┐
│ ~~~~~●~~~~~●~ │ ← 거미실 모방 섬유
│ ~●~~~~~~~~●~~~ │
│ ~~~~~●~~~~~~~●~ │
│ ~~~●~~~~~~~~~~~ │
└─────────────────┘
↓ ↓ ↓
💧 물방울
↓
╲ ╱
╲ ╱
╲ ╱
┌─────┐
│ 물통 │
└─────┘핵심 기술은 3가지입니다.
- 🕸️ 넓은 표면적으로 안개를 많이 잡는다.
- 💧 거미실처럼 물방울을 한곳으로 이동시킨다.
- 🪣 모인 물을 아래쪽 저장통으로 흘려보낸다.
기존의 단순한 안개 그물은 물방울이 그물에 붙은 채 움직이지 않는 문제가 있는데, 거미실의 구조를 모방하면 물방울의 포집과 방향성 이동을 개선할 수 있습니다.
5. 최근에는 더 발전하고 있습니다
2025년 연구에서는 거미실 + 선인장 가시의 구조를 결합한 인공 물 수집 시스템도 개발됐습니다.
연구팀은 거미실처럼 물을 모으는 구조와 선인장 가시처럼 물방울을 빠르게 이동시키는 구조를 결합했습니다. 실험에서 기존의 한 구조에 비해 물 수집 성능이 크게 향상됐다고 보고했습니다.
또 다른 2025년 연구에서는 거미실을 모방한 섬유에 미세한 물길을 만들어 기존 생체모방 거미실보다 안개 포집률을 466.7% 높이는 결과가 보고됐습니다.