학문
곤충은 어떻게 벽이나 천장을 자유롭게 이동하나요?
작은 곤충들은 벽면이 수직 할 때도, 천장에서도 쉽게 잘 움직일 수 있습니다. 곤충이 이러한 이동이 가능한 이유는 어떤 구조나 원리와 관련이 있는지 의견 부탁드립니다.
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이조은 전문가입니다.
곤충이 벽과 천장에 붙을 수 있는 이유는 크게 세 가지입니다.
1. 발바닥의 미세한 털과 접착패드
대부분의 곤충 발끝에는 수천~수만 개의 미세한 털 또는 말랑한 접착패드가 있습니다.
이 털 하나하나는 끝부분이 매우 가늘어 표면의 작은 틈까지 밀착됩니다. 그래서 보기에는 매끈한 유리도 현미경으로 보면 울퉁불퉁한데, 곤충은 그 틈까지 접촉해 붙을 수 있습니다.
2. 아주 얇은 액체를 분비한다
파리나 무당벌레 같은 곤충은 발에서 극소량의 액체를 분비합니다.
이 액체는 우리가 생각하는 끈끈한 접착제가 아니라 아주 얇은 막입니다. 이 막이 생기면 물방울이 유리컵에 달라붙듯이 표면장력과 모세관력이 작용하여 발이 표면에 밀착됩니다.
덕분에 필요할 때는 잘 붙고, 발을 떼는 순간에는 쉽게 떨어집니다.
3. 분자 사이의 약한 인력
발의 미세한 털이 표면에 아주 가까이 접근하면 반델발스 힘이라는 약한 분자 간 인력이 동시에 수천, 수만 개 발생합니다.
한 개의 힘은 거의 무시할 정도로 작지만, 털이 수천 개, 접촉점이 수만 개가 되면 곤충 몸무게를 충분히 지탱할 수 있는 힘이 만들어집니다.
왜 큰 동물은 이렇게 못 하냐면 몸이 작을수록 훨씬 유리하기 때문입니다.
몸무게는 크기가 커질수록 부피(세제곱)에 비례해 증가합니다. 발의 접촉면은 면적(제곱)만큼만 증가합니다. 즉, 몸이 커질수록 무게가 접착력을 훨씬 빨리 앞질러 버립니다.
과학자들은 곤충과 도마뱀의 발을 모방하여 우주에서 사용하는 접착 장치, 의료용 접착 패치, 벽을 오르는 로봇 등을 개발하고 있습니다.
결국 곤충은 접착제를 발라 붙는 것이 아니라,
미세한 털 구조와 극소량의 액체, 그리고 분자 간의 약한 인력을 동시에 이용하는 매우 정교한 시스템으로 벽과 천장을 자유롭게 이동하는 것입니다.
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채택된 답변안녕하세요. 곤충이 벽이나 천장을 자유롭게 걸어 다닐 수 있는 것은 발끝의 특수한 구조와 물리적 힘을 이용하기 때문입니다. 대부분의 곤충 발끝에는 발톱이 있는데요, 거친 나무껍질이나 벽면에서는 이 발톱이 표면의 미세한 틈이나 돌기에 걸려 몸을 지탱합니다. 하지만 유리처럼 매우 매끄러운 표면에서는 발톱만으로는 붙어 있기 어렵습니다. 이때 중요한 역할을 하는 것이 발바닥의 접착 패드이며, 많은 곤충의 발끝에 부드러운 패드가 있으며, 여기에서 극소량의 액체가 분비됩니다. 이 액체는 표면과 발 사이의 틈을 메우며 접착력을 높여 주고, 또한 매우 가까운 거리에서 작용하는 반데르발스 힘과 액체가 만드는 표면장력도 접착력을 높이는 데 기여합니다.
특히 도마뱀붙이처럼 발에 수많은 미세한 털이 있는 생물은 반데르발스 힘을 주로 이용하지만, 많은 곤충은 접착 패드와 미세한 액체, 발톱을 함께 사용하는 방식으로 다양한 표면에 적응한다고 보시면 됩니다. 또한 곤충은 몸집이 매우 작아 체중에 비해 접착력이 상대적으로 매우 큰 장점이 있는데요, 이때 몸이 가벼울수록 중력의 영향을 덜 받기 때문에 천장에서도 떨어지지 않고 이동하기 쉽습니다. 여기에 다리가 6개여서 항상 여러 다리가 동시에 표면을 붙잡고 있어 안정성이 더욱 높아집니다. 감사합니다.
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
곤충이 벽이나 천장을 자유롭게 이동하는 이유는 발끝에 있는 미세한 털과 접착 패드 덕분입니다. 수많은 미세털이 표면과 매우 가까워지면 분자 간 인력이 발생하고 일부 곤충은 끈적한 액체를 소량 분비해 접착력을 더욱 높입니다. 이러한 구조 덕분에 중력을 이기고 매끄러운 벽이나 천장에서도 안정적으로 이동할 수 있습니다