포스테키안

2018 겨울호 / 지식더하기 Ⅱ / 변신의 귀재 카멜레온과 광간섭

2019-01-23 746

변신의 귀재 카멜레온과 광간섭

카멜레온 이마지

여러분, 다들 카멜레온이라는 생물에 대해 들어보셨죠? 자신의 주변 환경에 맞춰서, 자신의 색깔의 자유자재로 바꾸는 카멜레온! 내셔널지오그래피와 같은 다큐멘터리를 보다 보면 꼭 한번쯤은 등장하는 바로 그 카멜레온! 이번 지식더하기에서는 그 카멜레온이 자신의 색의 변화시키는 원리를 소개하려 합니다.

과학계에서도 카멜레온의 색 변화 원리는 오랫동안 수수께끼였는데요. 그 원리가 처음으로 밝혀진 것은 2015년입니다. 카멜레온은 자신의 피부세포를 상황에 맞게 자유롭게 배열할 수 있습니다. 그렇게 배열된 피부세포 사이에서는 ‘광간섭’이라는 현상이 일어나게 되고, 그에 따라 카멜레온의 색이 변하는 것처럼 보이는데요, 그럼 광간섭 현상이란 도대체 무엇일까요?

‘광간섭’이란 같은 광원에서 나오는 빛을 둘 또는 그 이상의 광행로로 나누고, 그것들이 겹쳐지며 광원에서 나온 빛의 파장과 다른 파장의 빛이 관찰되는 현상을 뜻합니다. 고등학교 교과서에 자주 등장하는 ‘영의 이중슬릿’ 실험을 보면, 카멜레온 피부에서 일어나는 광간섭 현상을 보다 쉽게 이해할 수 있습니다. 우리는 어떠한 사물을 인지할 때, 외부 광원으로부터 그 사물에 반사된 빛을 통해 물체를 파악합니다. 외부 광원으로부터 카멜레온의 피부에 도달한 빛은 다시 반사되어 우리 눈에 들어오는데, 이 과정에서 피부의 나노격자구조가 수없이 많은 슬릿의 역할을 합니다. 즉 빛을 여러 경로(광행로)로 나누어 주고, 이에 따라 서로 다른 위상을 갖는 파동들이 겹쳐져 카멜레온의 고유한 색이 변하는 것처럼 보이는 것입니다.

광간섭 현상 이미지

<광간섭 현상> 그림 출처  ▶

http://igoindol.net/siteagent/100.daum.net/encyclopedia/print/24XXXXX46017

연구를 통해 카멜레온의 피부에는 빛을 반사하는 2개의 층이 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 즉, 카멜레온은 피부를 당기거나 느슨하게 하는 방법으로 바깥층에 있는 홍색소포(iridophore)에 있는 나노결정의 격자구조를 바꿉니다. 그리고 이 과정을 통해 피부색을 변화시키게 되는 것입니다. 홍색소포는 피부세포 중 세포질에 포함되어 있으며, 나노격자 구조를 가집니다. 그래서 피부에 힘이 가해지면 이 나노결정의 격자구조가 변화하게 되고, 이를 통해 특정 파장의 빛을 선택적으로 반사하는 것처럼 보이는 것입니다. 하지만 카멜레온이 나노결정의 격자 구조를 어떻게 제어하는지 분자적, 세포적으로는 메커니즘이 밝혀지지 않아 지금도 활발히 연구가 진행 중에 있습니다.

이제 카멜레온의 색변화 비밀인 ‘광간섭’ 현상에 조금 더 가까워지셨나요? 광간섭을 통한 색 변화의 원리가 2015년 네이처지를 통해 처음으로 공개된 만큼, 색변화 현상에 대한 연구가 활발하게 진행 중입니다. 언젠가 이 광간섭 현상을 우리 인간도 자유자재로 활용할 수 있는 시대가 온다면 국방, 관광, 의류 디자인, 인테리어 등 수많은 분야에서 이 기술이 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 언젠간, 한 벌의 옷을 그때그때 상황에 맞는 색깔로 바꿔 입을 수 있는 날이 찾아오겠죠?

알리미 23기 서재민 | 전자전기공학과 17학번

알리미 23기 서재민 | 전자전기공학과 17학번