바다 개복치의 두꺼운 저밀도 피하 젤라틴 조직의 놀라운 쓰임새

'몰라 몰라(Mola mola)'라고 알려진 '바다 개복치'는 복어목 개복치과(科)에 속하는 바닷물고기인데 열대 및 온대 바다에서 발견되는 놀라운 해양 생물이다. 한반도의 전 해안과 일본의 홋카이도 이남 지역에서도 발견된다.

덩치 큰 쟁반형의 넓은 몸에 몸의 끝쪽 위 아래로 뾰족한 지느러미가 돋아나 있는 재미있는 물고기다. 그 외에도 꼬리지느러미가 달려있지만 돌출되어 있지는 않고, 배지느러미조차 없어서 얼핏 보면 물고기보다는 연에 가까운 모습을 하고 있다.

영어로는 Ocean Sunfish, Headfish라고 하는데, 일반 생선의 머리만 뚝 잘라놓은 것처럼 뭔가 모자란 듯한 모습 때문에 이렇게 부른다. 이러한 이상한 생김새 때문에 복어과에 속한다는 뜻인 '복치'에 "흡사하지만 다른"이라는 뜻의 접두사인 '개'가 붙어 '개복치'라는 이름이 되었다

크고 납작한 몸체와 눈에 띄는 등지느러미와 뒷지느러미를 갖춘 개복치는 유선형의 물고기 모습이라는 통념을 무시하는 파격적인 모양새를 가지고 있다. 

이처럼 기이한 형태와 함께 물고기라면 당연히 가지고 있어야 할 전형적인 유영 부레(swim bladder)가 없는 까닭에 바다 개복치는 수영 실력이 형편 없을거라 여겨진다. 하지만 독특한 적응력 덕분에 물이 있는 환경에서 수평 및 수직 거리를 모두 신속히 횡단할 수 있는 능력이 뛰어나다.

개복치가 이처럼 빨리 수직 이동을 할 수 있는 까닭은 무엇 때문일까? 이는 모두 저밀도의 피하 젤라틴 조직을 대량 축적하고 있는 덕분이다. 이러한 비압축성 젤라틴 조직층이 중성 부력을 유지하게 만들어 개복치는 자유롭게 물기둥을 상하로 이동할 수가 있다. 젤라틴 조직은 부피를 조절하기 위해 에너지가 필요한 유영 부레와는 달리 압력을 받아도 압축되지 않는 젤(gel) 물질로 만들어졌다. 그 덕분에 개복치는 물속 모든 깊이에서 안정적이고 에너지 효율적인 부력을 얻게 된다.

개복치는 큰 등지느러미와 뒷지느러미를 동시에 옆으로 움직여 헤엄을 치는데, 이 동작은 양력을 얻는 추진력을 생성하여 초당 0.4~0.7미터의 속도로 순항할 수 있게 해준다. 좌우 대칭이 아닌 지느러미를 사용하는 이러한 유영 방식은 다른 유기체에서는 지금까지 발견된 적이 없다.

바다 개복치는 물속에서 앞으로 나아가면서 동시에 수직으로 움직이기도 한다. 이러한 행동은 이 물고기가 깊이에 상관없이 중립적이고 안정적인 부력을 갖는다는 사실에서 가능해진다. 이러한 능력은 부레가 있으면 정수(靜水) 압력에 따라 부피가 변하는 유영 부레가 없고, 수분이 풍부한 젤라틴 조직층을 갖고 있는데서 비롯된다. 

이러한 바다 개복치의 능력에서 영감을 얻는 청색기술의 4가지 대표적인 응용분야를 소개하면 다음과 같다.

① 해양공학 분야 - 개복치의 젤 형태 조직을 모방하여 복잡한 부력 조정없이 쉽게 깊이를 변경할 수 있는 잠수함 및 수중 드론 설계

② 지속가능한 에너지 시스템 - 다양한 수압에 자동으로 조절되어 에너지 포집을 최적화할 수 있는 수중 터빈의 부력 메커니즘 구현

③ 의학 연구 분야 - 개복치의 비압축성 조직에서 영감을 받아 대기압 변화에서도 사용이 가능한 내압성 임플란트 제작

④ 운동복 및 장비 - 개복치의 중성 부력을 모방하여 다양한 수압에 빠르게 적응할 수 있는 잠수복 또는 스노클링 장비 개발