새로운 연구에 따르면 북극곰 털의 독특한 지질 구성이 항공에서 재생 에너지에 이르기까지 다양한 산업에서 제빙 기술에 혁명을 일으킬 수 있으며 자연에서 영감을 얻은 지속 가능한 솔루션을 제공할 수 있다고 합니다.
북극곰 털의 놀라운 얼음 형성 방지 능력은 항공에서 재생 에너지에 이르기까지 다양한 산업에서 얼음 축적을 방지하기 위한 새로운 친환경 기술에 영감을 주고 있습니다. 협력 연구 출판 Science Advances에 게재된 논문에서는 북극곰 털의 독특한 특성에 대해 밝히며, 동물의 피지(피부에서 생성되는 기름진 물질)에 포함된 지질 혼합물이 얼음의 접착력을 크게 감소시킨다는 사실을 밝혔습니다.
기후 변화 시대에 이러한 자연적 메커니즘은 풍력 터빈 블레이드와 비행기 날개와 같은 중요한 인프라에 얼음이 축적되는 것에 대한 지속 가능한 해결책을 제공할 수 있습니다. 서리 대학교의 계산 화학 팀의 고급 양자 화학 시뮬레이션이 이 발견에서 중요한 역할을 했습니다.
연구팀은 북극곰 털의 피지와 얼음 사이의 분자적 상호작용을 조사해 획기적인 통찰력을 얻었습니다.
"우리는 콜레스테롤과 디아실글리세롤과 같은 피지의 특정 지질이 얼음에 매우 낮은 흡착 에너지를 보인다는 것을 발견했습니다. 이 약한 상호 작용은 얼음이 털에 달라붙는 것을 막는 것입니다." 서리 대학 화학 및 화학 공학 대학의 준교수이자 공동 저자인 마르코 사키는 보도 자료.
추가 실험을 통해 이러한 이론적 결과가 검증되었습니다.
연구자들은 모피에서 천연 오일을 제거하기 전과 후에 얼음 접착 강도를 측정했습니다. 처리되지 않은 북극곰 모피는 스포츠와 산업에서 널리 사용되는 고급 플루오로카본 코팅과 비슷한 성능을 보였지만, 피지가 없는 세척된 모피는 세척되지 않은 샘플보다 얼음 접착 수준이 4배 더 높았습니다.
연구팀은 또한 온도가 섭씨 영하 40도 이하로 떨어지는 혹독한 북극 환경에서 결빙의 시작을 지연시키는 데 필수적인 모피의 발수 특성을 조사했습니다. 그러나 이러한 소수성 특성만으로는 뛰어난 결빙 방지 능력을 설명할 수 없습니다.
연구진은 가스크로마토그래피-질량 분석법(GC-MS), 액체크로마토그래피-질량 분석법(LC-MS/MS) 및 핵자기공명(NMR)과 같은 정교한 기술을 사용하여, 특히 콜레스테롤과 디아실글리세롤로 이루어진 독특한 지질 혼합물이 뛰어난 결빙 방지 효과를 보인다는 사실을 밝혀냈습니다.
"얼음 부착을 피하기 위해 진화가 피지의 구성을 최적화한 방식을 보는 것은 흥미진진합니다. 우리는 다른 해양 포유류에서 흔한 지질인 스쿠알렌이 북극곰 털에는 거의 전혀 없다는 것을 발견했습니다." 사키가 덧붙였습니다. "저희의 계산 시뮬레이션은 스쿠알렌이 얼음에 강하게 부착된다는 것을 보여주었고, 이러한 부재는 털의 얼음 탈락 특성을 상당히 향상시킵니다."
노르웨이 극지연구소와 베르겐 대학이 주도하고 트리니티 칼리지 더블린, 런던 대학, 덴마크 국립 박물관의 주요 기여를 받은 이 연구는 또한 북극에 대한 원주민 지식의 가치를 강조합니다. 이누이트 공동체는 북극곰 털의 특별한 특성을 오랫동안 이해해 왔으며, 역사적으로 도구와 의류에 사용했습니다.