생체모방과 자연에서 영감을 받은 디자인의 최고의 사례 7가지를 소개합니다.

때로는 문제에 대한 최선의 해결책이 항상 가장 복잡한 것은 아니며, 마찬가지로 최선의 대답도 항상 새로운 것이 아닙니다. 우리 인간은 (상대적으로 말하면) 독창성을 발휘하고 있는 반면, 동물계는 수천 년에 걸쳐 진화의 시행착오를 통해 배울 수 있습니다.

생체모방이라고 불리는 것은 자연에서 발견된 디자인과 아이디어를 모방하여 인간의 과제에 대한 솔루션을 만드는 방법입니다. 건물, 차량, 재료 등 모든 곳에서 사용되므로 가장 주목할만한 몇 가지 예를 모아 보는 것이 재미있을 것이라고 생각했습니다. 자연에서 영감을 받은 가장 놀라운 기술 응용 프로그램 8가지를 소개합니다.

물총새 새에서 영감을 얻은 초고속 열차

일본 엔지니어들이 고속 초고속 열차를 업그레이드하는 어려운 작업을 맡았을 때 그들의 설계는 불행한 난관에 부딪혔습니다. 문제는 이 열차를 원하는 속도까지 끌어올리는 것이 아니라 열차 앞쪽의 공기 이동으로 인해 발생하는 엄청난 양의 소음이었습니다. 열차가 터널에 진입할 때 차량은 종종 "터널 붐"이라고 알려진 큰 충격파를 생성했습니다. 충격파의 힘은 심지어 구조적 손상 여러 터널로.

디자인 팀은 열차의 앞코 캡이 뭉툭한 것이 원인이라고 판단했습니다. 터널 붐을 최소화하고 전반적인 공기 역학을 높이려면 보다 유선형의 노즈가 필요합니다. 엔지니어들은 결국 물총새의 부리를 본따 다음 모델을 모델링했습니다.

물총새 새는 특수한 부리를 가지고 있어 최소한의 물보라를 일으키면서 사냥을 위해 물속으로 뛰어들 수 있습니다. 이 새로운 노즈를 활용하여 차세대 500 시리즈 열차는 10% 더 빨라지고 소비되었습니다. 전기료 15% 절감, 그리고 가장 중요한 것은 더 이상 "붐"이 발생하지 않는다는 것입니다.

혹등고래를 모델로 한 풍력 터빈

우리의 현대적인 공기 역학적 디자인 중 다수는 다소 기본적인 원칙에 의존합니다. 최적의 양력과 최소한의 항력을 얻으려면 매끄러운 가장자리와 깔끔한 라인이 핵심입니다. 그러나 동물계 전체에 걸쳐 뛰어난 양력을 발휘할 수 있는 종들이 많이 있습니다. 예를 들어, 혹등고래는 추진력을 위해 울퉁불퉁한 결절 지느러미를 사용합니다. 이는 다소 직관에 어긋나는 것 같습니다.

ㅏ 하버드 연구팀은 이러한 결절이 고래가 더 가파른 곳을 선택할 수 있게 해준다고 판단했습니다.공격 각도.” 받음각은 물의 흐름과 오리발의 면 사이의 각도입니다. 혹등고래의 공격 각도는 부드러운 지느러미보다 최대 40% 더 가파르게 느껴질 수 있습니다. 이러한 작은 능선으로 인해 핀을 따라 여러 지점에서 단면 실속이 발생합니다. 이렇게 하면 전체 실속을 방지하는 것이 훨씬 쉬워집니다.

테스트 실시 미국 해군 사관학교에서는 모델 오리발을 사용하여 이러한 생체 모방 지느러미가 항력을 거의 1/3로 줄이고 전체적으로 8% 향상된 양력을 확인했습니다. 캐나다 토론토에 본사를 둔 회사인 Whale Power는 이미 이 최신 결절 기술을 활용했습니다. 에 따르면 MIT, Whale Power의 생체 모방 블레이드는 "기존 터빈이 시속 17마일로 생성하는 것과 동일한 양의 전력을 시속 10마일로 생성하는 데 도움이 됩니다."

상어가죽을 본뜬 항균 필름

상어는 바다의 최상위 포식자 중 하나입니다. 그들의 사냥 능력은 수천 년에 걸쳐 진화하면서 미세 조정되었습니다. 상어는 예리한 후각과 치아 재생으로 잘 알려져 있지만, 새로운 연구에서는 실제로 이 종의 피부가 가장 진화적인 틈새 자산이라고 지적할 수도 있습니다.

상어의 피부는 소위 "진피의 치아"로 덮여 있습니다. 이것을 본질적으로 유연한 계층으로 생각하십시오. 작은 이빨. 움직일 때 이러한 피부의 치아는 실제로 저압 영역을 만듭니다. 이 앞쪽 가장자리 소용돌이는 본질적으로 상어를 앞으로 "당기고" 항력을 줄이는 데도 도움이 됩니다. 말할 필요도 없이 그러한 디자인에 대한 응용 프로그램이 많이 있습니다.

Speedo는 2008년 올림픽 수영복 라인에 생체모방 상어가죽을 포함시킨 것으로 악명이 높습니다. 에 따르면 스미소니언2008년 올림픽 메달의 98%는 이 상어가죽 수영복을 입은 수영 선수들이 획득했습니다. 그 이후로 이 기술은 올림픽 대회에서 금지되었습니다.

마찬가지로, 많은 수생 종이 몸에 다른 해양 생물(따개비 등)을 기주로 있는 것으로 알려져 있는 반면, 상어는 말하자면 상대적으로 "깨끗한" 상태를 유지합니다. 이 미세한 피부 치아는 또한 상어가 미생물을 방어하는 데 도움이 됩니다. 이후 미해군은 다음과 같은 물질을 개발했습니다. 샤크렛, 이 피부 패턴을 기반으로 선박의 해양 성장을 억제하는 데 도움이 됩니다. 이와 같은 아이디어를 바탕으로 많은 병원에서도 생체모방 상어가죽을 사용하고 있습니다. 영화 교차 오염을 방지하기 위해.

샤크스킨, 요즘 너무 핫해요.

스테노카라 딱정벌레처럼 물을 수확하는 모습

현 시점에서는 정말 비밀이 아닙니다. 물에 대한 접근은 일반적으로 지구상의 지속 가능한 문명과 생명에 중추적입니다. 지구상의 일부 지역에는 호수나 강과 같은 풍부한 수자원이 있지만, 보다 건조한 기후에서는 제한된 강수량을 감당해야 합니다. 지구상에서 가장 가혹한 환경 중 하나에서 번성하는 딱정벌레에서 파생된 기술은 차세대 깨끗한 물 수확을 시작하는 데 매우 도움이 될 수 있습니다.

스테노카라 딱정벌레는 건조한 아프리카 나미브 사막에 살고 있지만, 동전 크기의 이 딱정벌레는 문자 그대로 희박한 공기에서 물을 끌어내는 데 도움이 되는 진화론적인 방법을 가지고 있습니다. 딱정벌레의 등을 따라 있는 마디 패턴을 통해 생물체는 아침 안개로부터 수분을 모을 수 있습니다. 그러면 물방울이 미끄러지 다 딱정벌레의 입쪽으로 작은 채널로 돌기를 떨어져서. 학계에서는 현재 이 연구를 사용하여 공기에서 물을 수확할 수 있는 생체 모방 패턴을 개발하고 있습니다.

딱따구리처럼 충격을 흡수

딱따구리는 뛰어난 굴착 능력으로 유명합니다. 생물은 부리를 사용하여 곤충을 찾고 또한 스스로 구석을 만듭니다. 딱따구리가 이 구멍을 뚫을 때 초당 거의 22회에 걸쳐 1,200G(중력 당김)의 감속을 경험합니다. 이를 관점에서 보면 심각한 자동차 충돌은 다음과 같은 결과를 가져올 수 있습니다. 120 승객에 대한 GS. 딱따구리는 이러한 끊임없는 충격을 어떻게 견딜 수 있습니까?

답은 천연 충격 흡수 장치입니다. 버클리 캘리포니아 대학교에서 연구한 비디오 및 CT 스캔을 사용하여 딱따구리가 네 가지 구조를 가지고 있음을 발견했습니다. 디자인된 기계적 충격을 흡수합니다. 새의 반탄성 부리, '해면골두개골 뒤에 있는 물질과 뇌척수액이 모두 함께 작용하여 뇌진탕이 발생하는 시간을 연장하고 진동을 억제합니다. 이 다각적인 디자인을 기반으로 팀은 충격에 강한 비행 기록 장치(블랙 박스)부터 미세 운석에 강한 우주선에 이르기까지 다양한 응용 분야를 만들기 위해 노력하고 있습니다.

두족류 위장

모든 두족류와 마찬가지로 오징어도 피부색을 바꿀 수 있을 뿐만 아니라 빛을 발할 수도 있습니다(생물 발광). 이러한 위장 능력을 통해 포식자로부터 숨을 수 있는 반면, 생물발광을 통해 짝과 의사소통하거나 짝을 유인할 수 있습니다. 이 복잡한 행동은 피부 세포와 근육에 특화된 네트워크에 의해 생성됩니다.

휴스턴 대학교(University of Houston)의 연구원들은 단 몇 초 만에 주변을 감지하고 이 환경과 일치시킬 수 있는 유사한 장치를 개발했습니다. 이 초기 프로토타입은 액추에이터, 광 센서 및 반사경을 활용하는 유연하고 픽셀화된 그리드를 사용합니다. 광센서로는 감지하다 주변 환경의 변화에 ​​따라 해당 다이오드에 신호가 전송됩니다. 이로 인해 해당 영역에 열이 발생하고 열변색 격자가 색상을 변경합니다. 이 인공 "피부"는 향후 군사용 및 상업용으로 모두 사용될 수 있습니다.

흰개미에서 영감을 얻은 환기 시스템

종종 생체모방은 단순히 종의 해부학적 또는 진화적 틈새를 모방하는 것이 아닙니다. 때때로 우리는 더 나은 생명 유지 시스템을 만들기 위해 이 동물들이 만드는 구조에서 단서를 얻을 수도 있습니다.

흰개미는 파괴적인 특성 때문에 종종 나쁜 평가를 받습니다. 그러나 흰개미는 지구상의 냉각을 위해 가장 정교한 환기 시스템을 만든 것으로 악명 높습니다. 가장 더운 곳에서도 이 흰개미 더미는 내부가 매우 시원하게 유지됩니다.

의도적으로 에어 포켓의 복잡한 네트워크를 사용하여 마운드는 자연스러운 대류를 이용한 환기 시스템. 엔지니어링 회사 아루프 이 자연 대류 시스템을 기반으로 짐바브웨에 전체 쇼핑 센터를 건설했습니다. 현재 시스템에서는 10을 사용합니다. 퍼센트 기존 에어컨 시설보다 에너지가 적습니다.

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