방사형 구조는 중심에서 여러 방향으로 퍼지는 형태를 가진 구조를 뜻합니다 자연과 인공 구조물에서 널리 발견되는 현상인데 자연계에서의 대표적인 방사형 구조는 거미줄, 꽃(해바라기, 국화), 별가사리, 히드라이며 인체의 혈관이나 신경망, 세포 구조에서도 볼 수 있습니다
인류가 만든 구조물에서도 방사형의 구조는 흔히 볼수있는 패턴인데 예를 들어 원형극장, 지하철노선망, 경기장, 자전거 바퀴, 위성 접시 안테나등입니다 이러한 구조는 자연을 모방하는 면도 있겠지만 가장 안정적인 구조이기에 자연이든 인류든 이러한 구조를 본능적으로 추구하는 것 같습니다
이 글에서는 곰팡이 균이 만들어가는 가장 효율적인 구조와 가장 대표적인 방사형 구조로 유명한 거미줄, 그리고 꽃의 구조와 프랑스의 방사형 도로에 대해서 알아보고 끝으로 방사형 구조의 장점에 대해서 기술해 보겠습니다
균류의 방사형 구조
가장 단순한 생명이라고 일컬어지는 곰팡이와 균류도 가장 효과적인 구조를 만들어 생존해 간다고 합니다
도호쿠 대학교의 후카사와 유 교수의 실험에 따르면 균류도 뇌는 없지만 가장 효과적인 방식으로 네트워크를 형성해 나간다고 합니다
우리가 보통 버섯이라고 알고 있는 균류는 생식세포인 포자를 방출해서 실처럼 긴 균사를 통해 지하에서 퍼져나가며 거대한 네트워크를 이루며 이 네트워크를 통하여 서로 간의 정보도 교환하고 나무와 나무의 신호도 전달해 주는 신경망의 역할을 한다고 합니다
균류가 네트워크를 이루는 과정을 관찰하기 위해서 일본의 후쿠사와 유 교수의 연구진들은 균사가 잘 자라는 목재를 이용해서 균사를 관찰하였습니다
연구진들은 목재를 한 쪽은 원형, 한 쪽은 십자형으로 배열하고 어떠한 방식으로 퍼져나가는지를 관찰하였습니다 그 결과 균류는 사람이 네트워크를 형성한 것처럼 가장 효율적인 방식으로 그 공간에 맞는 네트워크를 이루었다고 합니다
이처럼 그냥 무작위로 번식만해나갈것같은 균류도 가장 효율적인 네트워크를 형성해간다는것을 알수있습니다
거미줄의 구조
거미줄은 매우 가늘면서도 강력한 강도를 가지고 있으며 탄성이 뛰어나다고 합니다
물에도 강하고 또한 점성이 있어 먹이를 포획하는데 효과적이며 일부 거미줄은 손상된 부분을 스스로 복구하여 새로운 거미줄을 빠르게 재상산한다고합니다
거미줄은 이러한 특성 외에도 구조적으로 안정적인 구조를 가지고 있는데 중심에서 퍼져나가는 방사형과 중심을 감싸는 나선형의 구조의 조합으로 만들어집니다
방사형의 구조는 전체 구조의 지지대 역할을 하며 나선형의 구조는 먹이를 포획하는 구조에 적합하다고 합니다 이러한 거미줄의 특성을 이용하여 여러 분야에서 연구개발하여 다방면에서 이용하고 있는데 의류계에서는 인공섬유를 만들어 방탄복을 만들기도 하고 경량패딩이나 방수용품등을 생산하기도 합니다
또한 로봇공학등에 이용되기도 하고 의료계에서는 수술용 실로 이용하기도 합니다
꽃의 방사형 구조와 프랑스 도로의 방사형 구조
꽃의 구조는 중심을 기준으로 대칭적으로 퍼지는 형태인데 꽃잎, 수술, 암술 등이 중심에서 여러 방향으로 균등하게 배열이 되어서 미적으로도 아름다운 구조를 가지고 있을뿐더러 어느 방향으로 보더라도 동일한 구조를 가지고 있습니다 이러한 구조 덕분에 햇빛과 영양분을 균등하게 받을 수 있으며 곤충이 어느 방향에서 접근하더라도 꽃 중앙으로 자연스럽게 유도되어 꽃가루를 옮길 수 있습니다
꽃의 구조와 같이 사방의 방향에서 가장 효율적으로 접근하기 쉽게 하기 위하여 만들어진 도로가 있는데 프랑스의 개선문을 중심으로 만들어진 12개의 도로입니다
프랑스의 방사형 도로가 만들어진 이유는 프랑스 대혁명 때 시민들의 봉기로 왕권이 무너지는 것을 경험한 집권자가 시민봉기를 효율적으로 방어하기 위하여 만들었다고 합니다
시민들이 봉기를 하게 되면 12개의 도로에서 사람들들이 쏟아져 나오는데 이때 개선문의 꼭대기에서 사방으로 대포를 쏘아 적은 군대로 시민들을 효과적으로 제압하기 위한 목적으로 만들었는데 비록 시민들을 제압하기 위해서 만들어진 도로 기는 하지만 프랑스는 이 방사형 도로 덕분에 매우 효율적인 도로체계를 갖게 되었다고 합니다
방사형 구조의 장점
방사형 구조는 중심을 기준으로 대칭적으로 퍼져있어서 모든 방향에서 균일한 힘을 받을 수 있어서 안정적이며 구조적 강도가 뛰어나 중심에서 외곽으로, 외곽에서 중심으로 빠르게 연결될 수 있어서 효율적인 네트워크를 만들 수 있습니다 또한 외부에서 가해지는 힘이 균등하게 분산되므로 내구성도 높습니다
자연과 인공적인 모든 구조가 이러한 원리를 따르는 것으로 보아서 이러한 구조는 자연계의 가장 효율적인 구조라고 볼 수 있을 것입니다