코끼리가 거미줄에 걸릴 수 있을까? (심지어 5마리)

고래아가씨와 결혼한 육지 멋쟁이 코끼리 아저씨의 유아 시절 이야기 인듯하다. (포스팅 참조)

동요 ‘코끼리와 거미줄’의 가사는 이렇다.

“한 마리 코끼리가 거미줄에 걸렸네 신나게 그네를 탔다네

가사를 살펴보면 놀랍게도 거미줄에 총 다섯마리의 코끼리가 걸려 그네를 탄다. 우선 무게를 견딜수 있는 힘을 인장강도로 표현하는데, 거미줄의 인장 강도가 강철보다 좋다고 한다(5배). 이것은 단백질 배열과 특수 구조의 존재때문이라고 한다.

그리고 거미줄은 무거운 무게를 지탱하면서 그네를 타기에 적합하도록 탄력성이 좋다. 탄력성이 좋다는 것은 신축성이 있고, 복원성이 좋다는 이야기이다. 결국 인장강도와 탄성이 좋으니 내구성이 좋다고 할 수 있겠다.

그 외에 거미줄은 접착력도 있다. 접착력이 있다는 이야기는 거미의 몸속에서 화합물을 생성할 수 있다는 이야기다.

그리고 거미는 뛰어난 구조 설계자인데, 거미줄의 패턴을 보면, 기하학 패턴, 방사형 스포크, 나선형 스레드 등 미학적으로도 빼어난 구조를 만들 수 있다. 이러한 구조들도 코끼리의 무게를 지탱하는데 도움이 되는 역할을 한다.

다시 동요로 돌아와서 코끼리가 거미줄에 걸리려면 거미줄이 어느정도로 두꺼워야 할까?

거미줄의 인장강도는 나일론의 1~2배 정도라고 한다. 거미줄의 두께는 평균 0.003 mm 인데, 거미줄의 인장강도는 1 mm2당 100 kg을 버틸 수 있다. 이를 10원짜리 동전 크기로 늘리면 10 ton을 버틸 수 있게 된다.

유아기 코끼리의 무게가 2~5ton, 즉 5 ton이라고 했을 때 단면적이 50 mm2 이상이면 코끼리가 거미줄에 걸릴 수 있게되고, 거미줄의 탄력성으로 그네를 탈 수 있는거다!!!

코끼리가 거미줄에 잘 결려있으려면 무게가 골고루 분산될 수 있도록 거미줄망이 동일하게 잘 분배되어 있어야 그네를 잘 탈 수 있다. 그리고, 거미는 이러한 구조를 잘 만들수 있다.

우리가 수사를 할때 ‘수사망을 거미줄처럼 펼친다’는 표현을 하는데, 거미줄이 그만큼 동일하게 촘촘히 구성되어 있음을 잘 표현한 것 같다 (그런데 수사망 촘촘한거 맞죠? ㅎㅎ).

인간이 만들어낸 가장 질긴 섬유는 1972년 미국 듀폰사가 개발한 케블라(Kevlar)라고 한다. 가늘지만 강철보다 인장강도가 강하고, 고열에도 잘 견디며 진동을 흡수하기도 해서 방탄복의 재료로 쓰인다.

앞서 언급한대로, 거미가 만들어내는 거미줄도 인장강도는 강철의 5배를 넘는다. 실제로 과학자들은 거미줄의 원리를 연구하여 이를 이용한 신소재, 섬유를 개발하고 있다.

과학자들 화이팅!