악마의 철갑 딱정벌레

 

악마의 철갑 딱정벌레(Phloeodes diabolicus).

 

북미 서부 참나무숲에서 썩은 나무껍질 아래에서 자라는 균류를 먹고 산다. 날지 못하며 대부분의 성체 딱정벌레의 수명이 몇 주 또는 몇 달에 불과한 것에 비해 7~8년이라는 놀라운 성체 수명을 가지고 있다. 이 딱정벌레는 어마어마하게 단단한 키틴질 껍질로 유명하다. 날개가 퇴화한 대신 날개덮개가 단단하게 진화되었는데 천적에 들키면 돌멩이 흉내를 내서 죽은 척하는 방식으로 방어한다. 

 

이 딱정벌레의 납작한 모양, 지면에 가까운 형태, 그리고 단단한 외골격은 새가 부리를 쪼는 것은 물론 사람이 밟거나 자동차가 바퀴로 깔고 지나가도 멀쩡하다. 이 딱정벌레를 채집한 곤충학자가 표본을 만들기 위해 핀을 꽂으려다 핀이 휘는 바람에 드릴로 구멍을 뚫었다는 이야기도 전해진다. 이 딱정벌레가 견디는 최대 하중은 자신의 체중의 39,000배에 달하는 150뉴턴으로 측정됐다. (비포장도로에서 타이어의 하중이 100 뉴턴이라고 한다.) 

 

제수스 리베라 미국 캘리포니아대 재료공학자 등은 이 악마의 철갑 딱정벌레의 단단한 껍질의 원리를 분석하여 네이쳐 지에 논문을 발표했다. 비밀은 두 개의 철갑 같은 겉날개 사이의 봉합선이 맞물리는 독특한 방식 때문인데, 봉합선은 마치 그림조각 맞추기 퍼즐처럼 복잡하게 맞물리는 형태여서 등의 겉날개부터 배의 키틴질 껍데기까지 다양한 외부골격과 연결돼 하중 에너지를 분산한다. 또한 봉합선은 여러 개의 얇은 층으로 이뤄져 외부에서 힘을 가해도 부드럽게 층이 변형될 뿐 외골격이 일시에 무너지지 않는 것으로 밝혀졌다.

 

연구자들은 이번 연구결과가 항공기 가스터빈 같은 강하면서도 유연한 물성이 필요한 재료 개발에 응용될 것으로 기대했다. 가스 터빈에는 금속과 복합재료들이 죔쇠로 물려 있는데  이 장치가 스트레스를 가해 금이 가거나 부식하는 문제가 제기돼 왔다. 실제 잠금장치 대신 금속과 복합물질을 악마의 철갑 딱정벌레의 봉합선처럼 연결했더니 기존의 장치보다 더 강인하다는 사실을 확인했다고 밝혔다.