-무지개색 만드는 '빛의 간섭'
-변신의 귀재 카멜레온에서 아이디어를 얻다!
남미에 서식하는 모르포나비는 전 세계에서 가장 많은 사랑을 받고 있는 나비라고 해도 과언이 아닐 정도로 인기가 많습니다. 그 인기의 비결은 바로 신비로운 푸른색 날개에 있어요. 어느 날 모르포나비의 푸른 날개 색에 반한 학자들이 날개에서 색을 뽑아 염료로 쓰려고 색 추출을 시도했어요.
그런데 웬걸? 푸른색을 뽑아내려던 이들의 실험은 실패로 돌아가고 말았어요. 모르포나비의 날개 색이 사실은 푸른색이 아니었던 거죠. 대체 그게 무슨 소리냐고요? 모르포나비에게는 그동안 아무도 몰랐던 출생의 비밀이 있었던 거예요. 그 비밀을 지금부터 함께 파헤쳐 봐요.
-이 기사는 <톡톡> 10월호 '똑똑 라이브러리'에 4p분량으로 실린 내용입니다.
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놀기만 좋아하는 우리 아이, '책'과 놀게 할 수는 없을까? 재밌는 잡지를 읽었더니 두꺼운 책도 술술 읽혀요! 독서능력이 쑥쑥! 다양한 분야에 걸친 흥미로운 기사로 아이의 시선을 사로잡습니다. 톡톡으로 내 안에 숨은 잠재력을 깨워보세요.
신비로운 푸른색의 비밀 '구조색'
모르포나비의 정체가 궁금하다면 날개에 알코올을 떨어뜨려 보면 돼요. 알코올이 닿자마자 푸른색 날개가 초록색으로 변하거든요. 이처럼 색이 변하는 이유는 모르포나비 날개 표면의 독특한 미세구조 때문입니다.
먼저 무엇이 물체의 색을 결정하는지부터 알아볼게요. 우리가 눈으로 보는 색은 ‘색소’라는 화학 물질과 햇빛의 상호작용으로 만들어져요. 나뭇잎이 녹색인 이유는 색소인 엽록소가 초록빛을 반사시키고 나머지 빛은 흡수하기 때문이죠.
[사진 출처=네이버 지식백과]
그런데 모르포나비는 ‘푸른색’ 색소를 가지고 있지 않아요. 대신 나비 날개의 독특한 표면 구조가 파란색 빛만 반사하기 때문에 푸르게 보이는 거죠. 이처럼 색소가 없이 물체의 구조 때문에 색이 나타나는 것, 또는 그 색을 '구조색'이라고 합니다.
모르포나비의 날개 표면을 전자현미경으로 확대해 보면, 큐티클과 비슷한 투명한 물질로 만들어진 날개는 마치 기와를 층층이 얹어놓은 것 같은 규칙적인 배열을 보입니다. 여기에 빛을 비추면 푸른빛만 반사되고 나머지는 그대로 통과해 버려요.
모르포나비의 날개 표면과 같은 기하학적인 형태를 ‘광구조’라고 합니다. 자연계에는 모르포나비 외에도 광구조를 가지고 있는 생물들이 여럿 있어요. 반짝이는 날개가 아름다운 딱정벌레류나 하늘을 멋지게 날아다니는 새의 깃털에서도 종종 발견됩니다. 무지갯빛으로 현란하게 빛나는 보석 오팔도 광구조를 가지고 있습니다.
무지개색 만드는 '빛의 간섭'
모르포나비의 날개는 보는 위치에 따라 무지갯빛 광택을 내기도 합니다. ‘변하다’라는 뜻을 가진 ‘모르포’가 이름이 된 것도 이 때문이죠. 그 원인은 ‘빛의 간섭’에 있습니다. 빛은 파도처럼 생긴 파동을 갖고 있어요. 빛이 모르포나비의 날개에 닿게 되면 날개 표면의 겹겹이 겹친 층에서 제각각 빛을 반사시키는데, 그 파동들이 서로 부딪치는 것을 ‘빛의 간섭’이라고 해요.
빛의 간섭으로 인해 또 다른 모양의 파동이 만들어집니다. 파동의 모양이 달라지니 빛도 달라지는 건 당연지사. 그래서 모르포나비의 날개가 무지갯빛으로 보이는 거예요. 비눗방울이나 CD 표면에서도 이런 현상을 볼 수 있어요. 비눗방울과 CD도 표면에 광구조를 가지고 있어, 표면에서 반사된 빛과 표면 안쪽에서 반사된 빛이 서로 간섭을 일으켜 무지갯빛을 띠게 되는 거죠.
지폐 위조 막는 ‘색 변환 잉크’
만 원권 지폐의 왼쪽 아래에 있는 ‘10000’ 숫자를 자세히 들여다봅시다. 위에서 보면 노란색, 옆에서 보면 초록색으로 보이지 않나요? 위조지폐를 방지하기 위해 ‘색 변환 잉크’를 사용했기 때문이에요. 보는 각도에 따라 색깔이 달라지는 색 변환 잉크는 모르포나비의 날개에 나타나는 빛의 간섭 현상에서 아이디어를 얻어 만든 것이랍니다.
색 변환 잉크의 원리는 간단해요. 잉크 안에 굴절 정도가 다른 화학 물질을 집어넣는 거예요. 그러면 잉크 표면에서 반사하는 빛과 잉크 안에 있는 화학물질이 반사하는 빛이 서로 간섭을 하면서 여러 가지 색깔을 띠게 되죠.
변신의 귀재 카메레온에서 아이디어를 얻다!
카멜레온은 ‘변신의 귀재’예요. 빛의 강약, 온도차, 감정의 변화 등에 따라 몸의 색깔을 자유자재로 바꿀 수 있는 신기한 능력을 가지고 있죠. 여러분의 짐작대로 카멜레온 역시 피부에 ‘광구조’를 가지고 있습니다. 거기다 카멜레온은 광구조의 간격을 스스로 조절하면서 색깔을 바꾼다고 하니 더욱 놀랍죠.
그런데 우리나라 연구진이 이러한 카멜레온에서 아이디어를 얻어 색깔을 자유자재로 바꿀 수 있는 소재를 개발했어요. 전기 자극으로 광결정 구조의 간격을 달라지게 해 색이 바뀌도록 만든 것입니다.
이 소재는 빨간색부터 청록색까지 다양하게 색을 바꿀 수 있어, 시시각각 색이 변하는 건축물 외장 인테리어부터 내 마음대로 색을 바꿀 수 있는 차 등 새로운 영역에 적용할 수 있을 것으로 기대됩니다.
정보 플러스 파란색 색소를 가진 희귀한 동물들
우리 눈에 푸르게 보이는 동물 가운데 진짜 푸른 색소를 가진 동물은 1%도 안 된다고 해요. 대부분 모르포나비처럼 구조색 때문에 파란색으로 보이는 거죠. 그 1%에 속하는 희귀 동물로 ‘오브리나 올리브윙 나비’와 ‘청독화살개구리’가 있어요. 이 동물들은 푸른 색소를 가지고 있기 때문에 어떤 각도에서 봐도 파란색으로 보인답니다.
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*사진 설명: 모르포나비 [사진 출처=en.wikipedia.org]
*에듀진 기사 원문: http://www.edujin.co.kr/news/articleView.html?idxno=31818
