[미디어파인 칼럼 = 이상원 기자] 둥지를 짓기 위해서 새들은 어떤 오래된 잔가지도 노리지 않을 것이다. 그리고 어떻게든, 새들은 아늑하고 튼튼한 둥지를 만들어 줄 재료를 고르고 선택할 것이다. 새들은 막대기의 특성이 둥지의 특성으로 어떻게 해석되는지 감을 가지고 있는 것 같다.
새 둥지는 입상 물질의 특별한 버전이다: 많은 작은 물체들로 구성된 모래와 같은 물질들로 구성되어 있다. 과학자들은 둥지와 같은 입상 물질의 특이점들을 더 잘 이해하기 위해 실험실 실험과 컴퓨터 시뮬레이션을 결합했다고 연구원들은 보고했다. 실험에서 피스톤은 원통 안에 흩어져 있는 대나무 막대 460개를 반복적으로 압축했다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 연구원들이 막대기가 닿는 지점을 분석할 수 있으며, 이것이 재료를 이해하는 열쇠가 된다고 연구팀은 말한다.
피스톤이 더미에 더 많은 힘을 가할수록 더미는 더 이상의 변형에 저항력을 갖는다는 것을 의미한다. 피스톤이 아래로 내려가면서 스틱들이 서로에 대해 미끄러졌고, 스틱들 사이의 접점들이 재배치되었다. 이것은 스틱들 사이에 추가적인 접점들이 형성되게 함으로써 파일을 경직시키고, 이것은 스틱들이 더 이상 휘어지는 것을 방지하는 것을 보여주었다.
말뚝의 강성 변화는 피스톤의 운동보다 뒤떨어지는 것 같았는데, 이를 히스테리시스라고 한다. 이 효과로 인해 피스톤이 밀어 올렸을 때보다 재료가 뒤로 튕겨져 들어올 때 더 단단해졌다. 시뮬레이션에 따르면 히스테리시스는 접점이 재배치되기 전에 막대기들 사이의 초기 마찰을 극복해야 했기 때문에 발생했다고 한다.
새 둥지를 넘어, 이 연구는 펠트와 같은 긴 섬유의 무질서한 배열로 만들어진 다른 재료에 적용될 수 있을 것이다. 그러한 재료의 물리적인 특징을 더 잘 이해하면, 공학자들은 새알뿐만 아니라 인간이 소중하게 생각하는 다른 화물들을 보호하도록 설계된 새로운 구조물을 만드는 데 사용할 수 있다.
[이상원 칼럼니스트]
고려대 산업경영공학과(재학 중)
미디어파인 대학생칼럼니스트 겸 기자