미국 융합 인재 교육(STEAM) 초등학교
선생님과 함께하는 생체 모방 교실
고래의 지느러미 날은 왜 우둘투둘할까요?
도마뱀붙이가 벽에 찰싹 달라붙는 비법은 무엇일까요?
물총새는 어떻게 쏜살같이 다이빙을 할까요?
생체 모방 선수들은 호기심이 무척 많아요.
자연 속의 동물과 식물, 곰팡이를 관찰해서 많은 것을 배우지요.
자, 우리도 한번 도전해 볼까요?
내용 소개
자연에서 아이디어를 얻어요 : 생체 모방 공학
르네상스 시대를 대표하는 과학자 레오나르도 다빈치는 “자연은 위대한 스승이다.”라는 말을 했어요. 이렇듯 자연으로부터 영감을 얻거나 모방을 하여 풀리지 않던 문제들을 현명하게 해결하는 것을 ‘생체 모방’ 혹은 ‘자연 모사’라고 하는데요. 생체 모방은 아주 오랜 옛날부터 이런저런 성과를 거두면서 크게 각광을 받고 있지요.
과거로 거슬러 올라가 보면, 1903년 12월 17일에 인류 최초로 동력 비행에 성공한 라이트 형제는 대머리독수리가 나는 모습에서 비행기 개발 아이디어를 떠올렸다고 해요. 프랑스 파리의 에펠 탑은 인체의 뼈대에서 모티브를 얻었다고 하지요. 또, 2005년에 벤츠 자동차가 발표한 콘셉트 카는 거북복(복어의 일종) 모양을 본떠서 65%나 낮은 공기 저항 계수(물체의 운동 방향과 반대 방향으로 작용하는 공기의 저항력)를 기록한 적이 있어요.
아, 외국 사례만 있는 건 아니에요. 우리나라 순수 기술로 개발된 고속 열차 ‘KTX-산천’은 우리나라 강에 서식하는 토종 물고기 산천어의 모습을 본떠 설계해서 그런 이름이 붙었거든요. 이 책에서 소개하고 있는 듀뱅크 물병도 우리나라 디자이너의 아이디어예요. 건조한 지역에서 물을 모아 마시는 이 물병의 원리는 딱정벌레를 보고서 힌트를 얻었다지요?
이 밖에도 우리가 즐겨 사용하는 것들 중에는 자연에서 아이디어를 얻어 개발된 물건이 아주 많아요. 《자연은 발명가의 보물 상자》는 바로 그 이야기를 하고 있어요. 자연 속에서 아이디어를 얻어 실생활에서 유용하게 쓰이고 있는 물건들을 소개하는 것을 넘어, 발명가가 그 아이디어를 어떻게 활용해 최상의 발명품으로 구현해 내는지 그 과정을 상세하게 소개하고 있지요.
이 책을 쓴 크리스틴 노드스트롬은 어린이 책 작가이면서 초등학교 선생님이에요. 미국 캘리포니아주에 있는 융합 인재 교육(STEAM) 초등학교 ‘라데라 스타 아카데미(Ladera Stars Academy)’에서 아이들을 가르치고 있는데요. 이 학교에는 입양 가정의 아이들과 자폐증 증상이 있는 아이들, 이중 언어를 사용하는 아이들을 포함해 다양한 집단의 학생들이 공부하고 있다고 해요. 작가는 학교에서 실제로 생체 모방 수업을 진행하면서 아이들이 밖으로 나가서 보이는 것을 스케치하고 질문을 던지며 자기만의 발명 아이디어를 떠올릴 수 있도록 이끌어 주고 있답니다.
생체 모방 선수들을 만나 보아요! : 우리 아이의 잠재된 상상력과 창의력 깨우기
《자연은 발명가의 보물 상자》에는 새 부리를 본떠서 신칸센 고속 열차를 설계한 ‘나카츠 에이지’, 나뭇잎의 주름을 보고 태양 전지를 개발한 ‘린 루’, 상어 비늘에서 아이디어를 얻어 샤크렛을 발명한 ‘앤서니 브레넌’…… 등 모두 열 명의 발명가가 등장해요. 작가가 ‘모방의 선수’들이라 부르는 이들은 자연에서 일어나는 여러 가지 현상을 놓치지 않고 꼼꼼히 관찰한 다음에 새로운 발명품으로 탄생시키는 마법 같은 일을 해냈어요.
작가는 생체 모방의 사례를 단순히 나열하지 않고, 발명가가 눈여겨보면서 관찰한 포인트가 무엇인지 낱낱이 짚어 주어요. 말하자면 발명가의 시선에 주목하는 거지요. 특별히 타고난 재능이 있어서 발명가가 되는 것이 아니라, 주변의 사물에 관심을 가지고 정밀하게 살피다 보면 누구나 기발한 아이디어를 떠올릴 수 있다는 사실을 넌지시 일러 준답니다. 단, 자기 안의 창의력과 상상력을 제대로 끄집어내려면 반드시 호기심을 장착해야겠지요. 무엇보다 머릿속에서 질문이 생겨나야 한다고 해요. 그 질문을 끈질기게 좇다 보면 어느새 ‘미래의 에디슨’ 후보 중 한 명이 되어 있을지도 몰라요.
산과 들과 바다, 수족관, 박물관 등에서 흔하게 만나는 물총새, 상어 비늘, 딱정벌레, 곰팡이, 도마뱀붙이, 단풍나무 씨앗, 고래 지느러미에서 신칸센 고속 열차, 샤크렛, 듀뱅크 물병, 무농약 벼, 접착 패드, 드론, 태양 전지, 풍력 발전 터빈의 회전 날개와 같은 혁신적인 발명품이 태어난다는 사실이 신기하지 않나요?
책 말미에는 ‘모방의 선수들을 소개합니다!’와 ‘모방의 선수가 되는 방법’이 소개되어 있어요. 책에 나오는 발명가들의 사진과 함께 소개글이 들어 있답니다.
그리고 학교 현장에서 아이들과 함께 생체 모방에 관한 수업을 진행하고 있는 작가가 실제 경험을 바탕으로 생체 모방이 무엇인지를 설명한 뒤, 발명가가 되는 방법을 친절하게 알려 주어요.
작가는 이 책에 나오는 모든 인물과 전화 또는 이메일로 인터뷰를 했는데요. 모방의 선수들은 모두가 자신이 발견한 놀라운 사실을 기꺼이 남들과 나누고자 했고, 자신이 떠올린 아이디어를 꼼꼼히 설명해 주었다고 해요. 그리고 인터뷰가 끝날 때마다 우리 어린이들에게 꼭 해 주고 싶은 조언을 부탁했는데……. 모두가 한목소리로 이런 말을 했다지요?
“질문하는 것을 주저하지 말고, 실패할 것을 두려워하지 말며, 그 무엇도 포기하지 말라.”
어른에게나 아이에게나 최고의 조언이지요! 이렇게만 한다면 무엇이든 이룰 수 있을 것 같지 않나요? 자, 이제부터 생체 모방의 선수들에 도전해 보는 거 어때요?
지은이 : 크리스틴 노드스트롬
초등학교 선생님이자 어린이 책 작가예요. 미국 캘리포니아주 사우전드오크스의 융합 인재 교육(STEAM) 초등학교 '라데라 스타 아카데미'에서 아이들을 가르치고 있어요. 크리스틴의 생체 모방 수업에서는 아이들이 밖으로 나가서 보이는 것을 스케치하고 질문을 던지며 자기만의 발명 아이디어를 떠올려요. 그런데 어느 날, 1학년 학생에게서 질문을 받고 일본의 신칸센 고속 열차를 설계한 나카츠 에이지에게 직접 문의를 했는데요. 세상에, 일본에 사는 나카츠 박사가 크리스틴의 학교로 찾아와 아이들의 질문에 하나하나 대답을 해 주었다고 해요! 크리스틴은 오늘도 어린이들의 상상력과 창의력을 깨우기 위해 온 열정을 쏟아붓고 있답니다.
그린이 : 폴 보스턴
영국의 시골 마을에서 자연에 둘러싸여 자랐어요. 폴은 주위에서 볼 수 있는 나비와 나방과 새들의 이름을 배우길 좋아했고, 딱정벌레와 씨앗, 조개껍데기를 본뜬 거대한 우주선을 즐겨 그렸어요. 지금은 사우스웨일스에서 살면서 어린이 책에 삽화를 그리고 있지요. 이 책을 작업한 뒤로 자신만의 초소형 사마라이 드론을 날리기로 결심했답니다. 더 나아가, 일본을 방문해서 신칸센을 타고 산으로 가 물총새와 반딧불이를 찾아보려 한대요!
옮긴이 : 김선영
어린이와 청소년을 위한 책을 기획하고 번역하고 있어요. 그동안 옮긴 책으로 《거꾸로 과학》, 《왼손잡이 달팽이》, 《그림에 제목이 꼭 있어야 돼?》, 《뜨거운 지구》, 《안녕? 나는 새싹이야》, ‘세계 어린이 시민 학교’ 시리즈 외 여러 권이 있답니다.
추천의 말
노드스트롬은 이 책에 등장하는 발명가들을 모두 직접 인터뷰한 뒤 생체 모방의 발명 사례를 재치 있게 보여 준다. 매력적인 삽화가 발명가의 아이디어와 발명품의 관계를 더 돋보이게 한다. 생체 모방을 소개하는 매력적인 입문서. _북리스트
혁신적인 발명가들에게 자연이 어떻게 아이디어를 주고, 또 현실 문제의 해결 방안을 떠올리게 했는지 상상할 수 있도록 독자들을 이끌어 주어요. 과학과 자연, 첨단 기술에 관해 수많은 생각거리를 제공하는 책. _스쿨 라이브러리 저널
생체 모방이 무엇인지 재미나게 설명한 뒤, 발명에 관심 있는 어린이 독자들에게 모방의 선수가 되는 방법을 제시해요. 최고의 발명가들을 사진과 함께 친절하게 소개한 점이 눈에 띄어요. 미래의 에디슨들에게 바치는 빼어난 책. _커커스 리뷰
이 책에 등장하는 흥미진진한 사례들에 부모와 자녀 모두 흠뻑 빠져들 것이다. 자연의 온갖 동물과 식물은 새로운 기술을 발명하는 데에 자연에서 아이디어를 얻으려는 발명가들에게 생체 모방의 다양한 영감을 제공한다. _페어런츠 매거진
“단풍나무 씨앗은 왜 빙글빙글 돌면서 땅에 떨어질까요?”
“도마뱀붙이가 벽에 찰싹 달라붙는 비법은 뭘까요?”
모방의 선수들은 호기심이 무척 많아요. 자연 속의 동물과 식물, 곰팡이를 관찰해서 많은 것을 배우지요. 그들의 모습을 모방하고 본떠서 우리에게 필요한 것들을 발명하거든요. 여러분은 생물의 세계에서 무엇을 배울 수 있나요? 어떤 것을 발명할 수 있을까요? 모방의 선수들을 보고 아이디어를 얻어 보아요! _2~3쪽에서
<상어 비늘같이 코팅을 하면…>
‘샤크렛’은 어떤 물체의 표면을 깨끗하게 유지시켜 주는 얇은 막이에요. 의료 기기나 휴대폰 케이스, 그 외에 우리가 매일 사용하는 물건의 겉면에 샤크렛 소재를 입히면(코팅) 나쁜 세균이나 바이러스가 자라는 것을 막을 수 있어요. 커다란 배나 비행기, 잠수함에도 샤크렛을 사용한답니다.
샤크렛의 비밀은 엄청나게 작은 돌기들과 걀쭉하게 솟은 마루들에 숨어 있어요. 이 돌기와 마루가 화학 약품을 쓰지 않아도 나쁜 미생물이나 물에서 자라는 조류를 쫓아 버리거든요. 이 첨단 기술은 공룡 시대부터 우리 지구에서 쭉 살아온 어류에서 아이디어를 얻어 개발했어요.
앤서니 브레넌은 핵잠수함이 수면 위로 모습을 드러내는 장면을 가만히 바라보았어요. 통학 버스 일곱 대를 연결한 것과 맞먹는 길이의 거대한 잠수함은 겉면이 온통 녹색 조류로 뒤덮여 몹시 지저분했지요. 잠수함이 원래 모습을 되찾으려면, 많은 사람이 달라붙어 오랜 시간 동안 솔로 깨끗이 닦는 수밖에 없었답니다.
앤서니는 뭔가 더 좋은 방법이 있을 거라고 생각했어요. 그 순간, 앤서니의 머릿속으로 새 아이디어가 헤엄쳐 왔지요. 상어들! 상어들은 밤낮으로 바닷속을 헤엄쳐 다니잖아요. 그런데 어떻게 항상 깨끗한 걸까요? _12~14쪽에서
<건조한 사막에선 딱정벌레처럼?>
듀뱅크 물병은 동그란 모자처럼 생겼어요. 스테인리스 스틸 재질의 볼록한 겉면에 세로로 길고 좁은 홈이 파여 있지요. 잠들기 전에 이 물병을 밖에 놓아두면 새벽 공기 속의 서늘한 습기가 겉면에 닿게 되어요. 아침에 태양이 떠올라 공기가 따뜻해지면, 듀뱅크 물병 겉면의 습기가 물방울이 되어요.
물방울이 충분히 커지면 물병 겉면에 길게 난 홈을 타고 아래로 또르르 흘러내려요. 그 물이 물병 아래의 관에 모인답니다. 아, 다디단 H₂O! (H₂O는 물의 분자식이에요.)
듀뱅크 물병만 있으면 물이 귀한 곳에서도 얼마든지 물을 마실 수 있겠죠?
박기태는 열두 살 때, TV에서 아프리카 나미비아 나미브 사막에 사는 딱정벌레에 관한 다큐멘터리를 시청했어요. 화면 속의 딱정벌레가 엉덩이를 하늘 위로 삐죽 세운 채 아침 안개 속에서 물을 모으는 모습을 감탄하며 지켜보았지요. 와우, 딱정벌레가 건조한 사막에서 기가 막힌 방법으로 물을 마시고 있지 뭐예요?
그로부터 이십 년이 지난 어느 날, 나미브 사막의 딱정벌레에 대한 기억이 박기태의 머릿속으로 위잉! 날아들었어요. 딱정벌레 등의 올록볼록한 돌기 사이로 물이 맺혔다가 입으로 스르르 흘러내리던 모습이 떠오른 거죠. 그래서 딱정벌레 모양을 본떠 물을 모으는 기구를 개발하기로 마음먹었어요. 완벽한 디자인을 따로 생각해 낼 필요가 없었죠. 자연이 이미 생각해 두었으니까요. _16~19쪽에서
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