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환상적 광섬유인 해면동물의 침골

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번역자: 한국어창조과학회 (creation.or.kr)

광섬유(optical fibres)는 직경 120㎛ (사람의 머리카락은 50–70㎛ 두께임) 정도의 매우 미세한 유리섬유이다. 그것은 중심부(core)에 다른 종류의 유리로 만들어진 피복(cladding)이 더해져서 구성된다. 그래서 만약 빛이 섬유의 한쪽 끝 안으로 비춰지게 되면, 피복은 빛을 섬유 안쪽 뒤로 반사하여 빛이 탈출하는 것을 막는다. (이것을 전반사(total internal reflection)라 부른다). 그러므로 그들은 섬유의 길이를 따라 빛을 전도할 수 있는 도파관(wave guides)으로서 역할을 하게되는 것이다.1

그것은 원거리 전기통신(telecommunications) 산업에 혁명을 일으켰다, 왜냐하면 그것들은 음성신호 또는 컴퓨터 데이터를 증폭신호로 중계함 없이 50 km의 빛의 파동(light pulses) 형태로 운반할 수 있기 때문이다. 구리 전선도 같은 정보를 운반할 수 있지만, 전기 충격(electrical impulses)의 형태로 운반하기 때문에, 광섬유는 많은 장점들을 가지고 있다. 그들은 훨씬 가볍고, 더 적은 동력이 들며, 훨씬 많은 정보 채널들을 운반할 수 있다. 그리고 전자기 간섭을 받지 않으며, 탐지됨 없이 잘라내기가 어렵다. 1

심해에 사는 해로동굴해면(Euplectella), 또는 비너스의 꽃바구니(Venus flower basket)라고 불리는 해면동물(sponge)에는 침골(spicules) 이라 불리는 매력적인 유리모양의 섬유가 자라난다. 이제 뉴저지주에 있는 벨 연구소(Bell Laboratories)의 조안나 아이젠버그(Joanna Aizenberg)가 이끄는 연구팀은 이것들이 훌륭한 광섬유인 것을 보여주었다.2

optics_sponge

이 해면의 섬유는 5–15 cm 길이에 직경 40–70㎛ 정도로, 사람의 머리카락 정도 두께이다. 그래서 사람이 만든 인공섬유보다 가늘다. 그것들은 직경 2㎛의 순수한 규산유리(silica glass)로 된 중심부 주변에 극도로 얇은 유기질 필라멘트(organic filament)와 미세하게 층으로 된 외피(layered shell)로 둘러싸여 있는 매우 정교한 구조이다

외피는 인공섬유에서와 같이 광피복(optical cladding)으로서 작용하는데, 그것들을 매우 우수한 도파관을 만든다. 그들은 나트륨 이온을 적은 양으로 갖고 있기 때문에, 빛을 매우 잘 운반한다. 해면은 정상적인 온도 하에서 유기분자들을 사용해서 이 이온들을 증가시킴으로서 조절하는 방법을 가지고 있다. 그러나 인공적인 광섬유는 부분적으로 유리를 녹이기 위해 충분히 높은 온도에서 만들어진다. 나트륨 이온의 양을 조절하며 증가시키는 것은 굉장히 어려운 일이다. 왜냐하면 그것은 섬유들이 그들의 유리질(glassiness)을 잃어버리도록 만들기 때문이다.2

해면의 섬유는 사람이 만든 것보다 훨씬 더 유연하다. 당신은 그것들을 부서짐 없이 매듭으로 묶을 수도 있다. 그러나 사람이 만든 섬유는 쉽게 끊어진다. 왜냐하면 작은 균열이 일어나면, 그것은 유리와 같은 부서지기 쉬운 물질을 통해서 쉽게 확산되기 때문이다. 이것이 상업용 광섬유의 전송중단을 일으키는 주요한 원인이 되고 있으며, 수리하는 데에 많은 비용을 들게 하는 것이다.3 그러나 해면 섬유 외피의 미세한 층들 사이에 있는 경계들은 그러한 균열이 확산되는 것을 막아준다.2

오레곤 대학의 제리 리치몬드(Geri Richmond)는 말했다. ”그것은 자연(nature)이 복잡한 시스템에 대한 디자이너로서 그리고 제조자로서 얼마나 정교한지를 보여주는 하나의 놀라운 예입니다.”4 아이젠버그(Aizenberg) 박사는 말한다. ”우리의 기술은 자연에 비교하면 석기시대의 기술입니다.”4 어리석게도 그들은 로마서 1:25절 말씀처럼 조물주인 자연의 창조주 대신에 피조물인 자연을 더 경배하고 있는 것이다.

참고 문헌및 메모

  1. Fibre Optic Technology: Introduction, Bell College of Technology, UK, , 19 November 2003. 텍스트로돌아 가기.
  2. Sundar, V.C., Yablon, A.D., Grazul, J.L., Ilan, M. and Aizenberg, J., Fibre-optical properties of a glass sponge, Nature 424(6951):899–900, 21 August 2003. 텍스트로돌아 가기.
  3. Grad, P., Inspirational sponge, Engineers Australia 75(11):30, November 2003. 텍스트로돌아 가기.
  4. Cited in: McCall, W., Sponge has natural glass fiber optics, San Francisco Chronicle, p. A2, 8 August 2003. 텍스트로돌아 가기.