선배 의사께 월남전 참전하는 동안, 가장 기억나는 장면을 물었더니 도마뱀 이야기를 꺼내셨다. "도착 다음 날 새벽 기상과 함께 몸을 움직이자 요란한 소리가 들렸다. 눈을 뜨고 보니 벽과 천장에 빽빽이 붙어 있던 도마뱀들이 순식간에 움직이며 이동하며 내는 소리였다." 월남 전쟁 경험 중 가장 기억에 남는 이야기가 도마뱀 사건이라니 엉뚱하다. 이 도마뱀 사건은 화학결합의 하나인 '반데르발스 힘'(Van der Waals force)(*)과 관련된 흥미로운 이야기를 줄줄 끌고 나온다. (* 분자나 원자들이 서로 가까이 있을 때 전자의 일시적인 불균형으로 인해 발생하는 아주 약한 전기적 끌림(끌어당기는 힘). 1910년 노벨 물리학상을 수상한 네덜란드 물리학자 요하네스 디데릭 반 데르 발스(Johannes Diderik van der Waals) 이름에서 유래했다.)<편집자 주> 반려동물로 요즘 도마뱀을 많이 찾는다. 이 녀석들의 특징은 교감을 하는 듯, 하지 않는 듯 헷갈린다는 。. 개나 고양이와 달리 살갑게 굴 줄을 모른다. 그런데 그게 오히려 인기 비결이라니… 사진=클립아트코리아 물리 법칙을 거슬러 도마뱀이 벽과 천장에 매달리고 뛰어다니는 현상은 과거 여러 가설로 설명되었다. 끈적거리는 물질을 소량 분비한다는 추정이 있었고, 빨판처럼 공기를 밀어내어 진공으로 붙는다고 설명하기도 했다. 눈에 보이지 않는 미세한 물막이 작용할 것이라는 설명도 있었다. 표면의 거친 요철에 걸리는 일종의 기계적 마찰이라는 해석도 있었다. 이런 설명은 그럴듯하였지만, 뒷받침하는 증거들은 없었다. 도마뱀은 어떻게 벽에 붙는가 도마뱀 발의 구조에 대한 새로운 사실들은 착착 밝혀졌다. '라멜라'(lamella)라는 미세 주름에 수십만 개의 털(seta)이 존재하고, 털끝이 또다시 수백 개의 '스파툴라'(spatula)로 갈라진다는 구조가 밝혀졌다. 이런 구조들이 밝혀지자 보이지 않을 정도로 미세한 구조물이 표면과 접촉하면서 어떤 물리적 힘이 작용한다는 설명이 나왔다. 그러나 이 구조에서 작용하는 힘이 무엇인지, 그리고 그것이 실제로 충분한 접착력을 만들어낼 수 있는지에 대한 설명은 지난 세기까지 이루어지지 않았다. 2002년, 미국국립과학원회보(PNAS)에 발표된 연구는 이런 의문을 해소하였다 모바일 야마토5게임방법 . 도마뱀 발바닥의 미세 털 하나, 즉 단일 털 수준에서 힘을 측정한 결과 접착액도 물도 아니고 공기를 이용한 흡착도 아니라는 것이 밝혀졌다. 매우 익숙하지만 거의 경시되었던 '반데르발스 힘'이 여기서 등장한다. 화학결합 중 가장 약하고 부드러운 결합력을 발휘하는 힘이다. 왼쪽은 게코도마뱀의 발바닥 구조. 오른쪽은 도마뱀 발의 반데르발스 힘에 대한 논문. 화학 결합의 종류와 반데르발스 힘. 사진=유영현 제 세상의 작은 입자들이 붙는 방식을 화학결합이라 한다. 물질의 뼈대와 접촉을 만든다. 그중 강한 결합은 공유결합이나 이온결합이다. 수소와 산소가 공유결합으로 묶여 물이 되고, 나트륨과 염소가 이온결합으로 결합해 소금이 된다. 이러한 결합은 안정적이며 쉽게 끊어지지 않는다. 이런 강한 결합은 구조를 결정한다. 그러나 우리가 실제로 경험하는 대부분 감각과 생명 현상은 이런 강한 결합이 아니라 약한 상호작용에서 나온다. 정전기적 상호작용, 수소결합, 그리고 반데르발스 힘이 바로 그것이다. 이들은 하나하나의 힘은 작지만, 분자들이 서로 가까워질 때 동시에 작용하면서 중요한 역할을 한다. 반데르발스 힘은 그중 가장 약하다. 반데르발스 힘은 전자가 순간적으로 한쪽으로 치우치면서 생기는 미세한 전기적 불균형이 이웃 분자에 영향을 미쳐 발생한다. 이 힘은 모든 분자 사이에서 작용하지만, 매우 가까운 거리에서만 의미가 있다. 이 힘은 너무 약해서 단일 분자 수준에서는 거의 무시된다. 반데르발스 힘에는 접촉 면적이 중요하다. 약한 힘이 수없이 모이면 전혀 다른 차원의 효과를 만들 수 있기 때문이다. 도마뱀의 발은 단계별로 작은 구조물로 갈라지면서 접촉 면적을 극대화함으로써, 원래는 무시될 수 있는 반데르발스 힘을 실질적인 접착력으로 바꾼다. 접착제 없이 이루어지는 접착, 즉 건식 접착이 이 힘에서 생겨난다. 하나하나는 미미하지만, 그 총합은 중력을 이길 수 있을 만큼 커진다. 깊이 파고드는 대신, 넓게 접촉하는 자연의 전략이다. 접착제 없는 접착, 의료를 바꾸다 도마뱀의 이 전략은 곧바로 의학과 공학으로 이어진다. 야마토3릴게임 특히 의료 분야에서 이 개념은 매우 매력적이다. 기존의 의료용 접착제는 강하게 붙는 대신, 떼어낼 때 조직에 손상을 준다. 피부에 붙이는 테이프나 드레싱은 각질층을 함께 떼어내기 쉽고, 특히 노인이나 항암치료 중 환자에게서는 이 문제가 더 심각하다. 강하게 붙되, 손상 없이 떨어지는 접착. 이 모순을 해결하는 단서가 바로 도마뱀 발에서 발견되었다. 연구자들은 도마뱀의 발을 모방하여 미세 구조를 가진 재료를 만들기 시작한다. 미세기둥(micro pillar)이나 나노입자와 같은 구조를 통해 표면 접촉을 극대화하고, 접착제를 최소화하려는 시도다. 피부와의 접촉 면적을 늘리고, 반데르발스 힘을 활용해 부착력을 확보한다. 동시에 제거할 시에는 접촉 면적을 줄이면서 쉽게 떨어지도록 설계한다. 이 방식은 기존의 。성 접착과는 완전히 다른 접근이다. 붙는다는 것은 "끈적임"이 아니라 "접촉"으로 바뀐다. 이러한 기술은 상처 드레싱, 수술용 접착, 웨어러블 센서 등 다양한 분야로 확장되고 있다. 특히 반복 부착이 가능하면서도 피부 손상이 적다는 。은 기존 기술과 가장 큰 차별。이다. 그러나 이런 힘은 한계가 있다. 도마뱀 발의 접착은 건조한 환경에서는 매우 뛰어나지만, 젖은 환경에서는 약해진다. 상처, 조직, 체내 환경은 대부분 습윤하다. 따라서 단순히 도마뱀 발의 구조를 모방하는 것만으로는 충분하지 않다. 이를 고려하여 등장한 또 다른 자연 모델이 차의 '폴리페놀'이다. 차에 들어 있는 폴리페놀은 다수의 하이드록실기를 가진 분자다. 이들은 단백질과도 결합하고, 금속 이온과도 결합하며, 서로 네트워크를 형성할 수 있다. 이 결합은 단계적으로 일어난다. 처음에는 수소결합과 반데르발스 힘과 같은 약한 상호작용으로 빠르게 표면에 붙는다. 다음 금속 이온과의 결합이나 분자 간 상호작용을 통해 네트워크를 형성한다. 시간이 지나면 일부는 산화되어 더 강한 결합을 만든다. 이런 특성을 이용하여 차가 접착제로 연구되기 시작하였다. 처음에는 부드럽게 시작하여 .. 강해지는 접착력을 가진 폴리페놀 기반 접착과 도마뱀 발 구조를 결합하는 시도다. 표면에서는 도마뱀 발 구조가 반데르발스 힘을 이용해 즉시 부착을 만들고, 내부에서는 폴리페놀 네트워크가 형성되면서 접착이 강화된다. 모바일 바다이야기 조작 찻잔 속에서도 작동하는 힘 반데르발스 힘은 차의 맛과 향을 느끼는 데도 매우 중요한 일을 한다. 우선 맛이나 향을 내는 분자들이 찻잎에서 느슨하게 묶여 있는 힘이 반데르발스 힘이다. 이들은 필요하면 쉽게 풀려나오도록 강한 결합 대신 약한 결합으로 모여 있다. 차를 우릴 때 용출된 분자들이 물속에서 서로 충돌하고 이동하며 농도 구배를 따라 퍼질 때 분자-분자 간 짧은 거리 끌림에도 이 힘이 작용한다. 이 힘이 미세한 체류 시간과 이동 속도를 조절한다. 찻물 표면에서 공기로 휘발성 분자가 이동하는 때에는 액체-기체 접촉부에서 분자가 떨어져 나오는 것을 막는 마지막 저항을 이 힘이 낸다. 이 힘이 부족하면 마침내 향기 분자가 찻잎에서 떨어져 나온다. 코에 들어온 향기 분자가 후각 수용체에 붙은 힘에도 반데르발스 힘이 작용한다. 힘이 약하니 쉽게 떨어져 나오고, 다음 향기 분자가 자극을 지속해 나갈 수 있게 된다. 혀의 미각 수용체에서도 이 힘이 작용한다. 이처럼 반데르발스 힘은 향과 맛을 만들지는 않고 분자가 붙었다 떨어지고 풀리고 이동하는 과정을 가능하게 하는 힘이다. 느슨해서 편안한 관계 도마뱀은 최근 애완(愛玩)동물로 인기가 있다. 도마뱀이 사랑받는 이유는 다른 애완동물과 다르다. 개와 고양이는 사람의 공간을 공유하고 인간의 정서에 깊이 들어오지만, 도마뱀은 사람과 거리를 두기 때문에 오히려 사랑을 받는다. 현대인은 때론 가까운 관계 때문에도 지친다. 과도한 정서도 부담스럽다. 개는 사랑받기 원하고 산책도 해줘야 한다. 고양이는 자신의 방식으로 집 전체를 소유한다. 그러나 도마뱀은 사랑한다는 표정을 짓지 않고 꼬리를 흔들지도 않는다. 어떤 사람들에게는 이것이 더 편하다. 거리를 둔 반려(伴侶)동물다. 생명이 있지만 과잉된 친밀감은 없다. 이런 관계는 도마뱀 발의 가벼운 결합과 닮았다. 약한 결합은 불안정해 보이지만 유연하다. 개처럼 강하게 교감하거나 고양이처럼 영역을 공유하는 방식이 아니라, 일정한 거리를 유지하면서도 함께 존재한다. 이 거리감이 조금 더 현대적일 수 있다. 강한 결합은 형태를 만들고, 약한 결합은 관계를 만든다. 우리 몸의 생체 반응도, 차의 맛과 향기도 이 약한 결합이 있어서 가능하다. 도마뱀은 그 관계로 벽까지 탈 수 있다. 도마뱀 반려동물 문화도 거리를 둔, 약한 친밀함의 가능성을 넓혀 나간다. 유영현 디렉터 () 화학결합의 하나인