지식재산학_자연과학개론 과제 레포트

안녕하세요 람쥐도령입니다. 특허청 지식재산학 과목 중에 이과계열의 한과목 있는데 그것이 다음과 같은 자연과학개론입니다. 인간의 발명과 이런 발명을 법적으로 보호하는 특허는 기본적으로 자연과학 즉 자연에 있는 사물의 방식을 채택하여 발생한 경우가 많습니다. 특히 발명의 경우 대부분 이미 동물과 식물의 생존 방식에서 착안한 경우가 많으며 이런 것들을 조사하는 것이 자연과학개론의 과제입니다. 

 

 

 

 

 

목차

 

 

 

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1. 문어의 빨판을 이용한 접착기술

 

미국 버지니아 공대 연구팀이 물체를 감지하여 강하게 붙는 문어의 빨판 구조와 원리를 모방하여 접착 패치를 개발했다. 연구결과는 국제학술지 사이언스 어드밴시스에 2020년 7월 13일자로 발표했다.

 

문어에게는 8개의 다리에 크고 작은 빨판들이 달려있는데 이 빨판들은 물체가 가까워질 때 순간적으로 흡인력을 발생시켜 물체와 접착하는 원리를 가지고 있다. 문어의 빨판을 보면 볼록한 돔형태를 가지고 있는데, 빨판이 물체에 닿으면 오목한 형태로 바뀌면서 강한 흡인력을 발생시킨다. 연구팀은 화장품 소재로 많이 쓰이는 실리콘 엘라스토머로 문어 빨판 구조를 흉내낸 기판을 만들었고 물체와 닿는 부근에 감지 센서 기능을 설치하였다. 물체가 기판에 닿으면 내부압력이 음이 되며 구조가 오목해져 흡인력이 생기고 다시 압력을 가해 불록하게 만들면 물체를 밀어내어 떨어지는 구조를 가진다.

 

국내에서도 방창현 성균관 대학교 교수가 2017년 문어 빨판의 내부의 입체 돌기구조에 주목하여 점착 메커니즘을 최초로 규명한 바 있다. 또한 문어 빨판이 달린 패치를 개발하여 흔히 사용하는 압착 고무도 유사한 원리를 사용한 것이다. 끈끈한 접착제를 바르는 대신 공기의 압력을 이용하여 만든 패치는 끈끈한 접착제를 사용하지 않아 오염물이 남지 않고 1만번 이상 사용해도 흡착력이 유지되기 때문에 사람의 피부에 붙이는 웨어러블 기기와 의료, 미용 패치등에도 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

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2. 벨크로 테이프

 

스위스 전기 기술자 조르쥬 드 메스트랄은 1941년 산토끼를 발견한 사냥개를 뒤쫓아 달리다가 산우엉이 우거진 숲을 뛰어들게 되었고 이때 옷에 산우엉씨가 붙어 옷을 털었는데 산우엉 씨가 잘 떨어지지 않는 현상을 발견 하였다. 이때 확대경을 통해 산우엉씨를 보니 갈고리모양으로 생겼다는 것을 발견하였고, 이것에 영감을 받아 한쪽에는 갈고리 모양과 다른쪽에는 작은 고리가 있는 벨크로 테이프를 만들게 되었다.

하지만 초기 획기적이라고 생각했던 메스트랄의 예상과는 다르게 벨크로 테이프는 시장에서 외면 받았는데. 그가 발명한 베크로 테이프의 첫이름은 잠금 테이프(Licking Tape)로 조금만 사용하거나 세탁을 하면 갈고기 부분이 떨어져나가 내구성이 낮았기 때문이다. 이에 메스트랄은 재료를 면에서 나일론으로 교체하여 그 위에 적외선을 쐬어 영구적인 벨크로 테이프를 선보였다.

 

벨크로라는 명칭은 프랑스어에서 따온 것인데 프랑스 단어의 벨루르와 크로세를 따서 합친 벨크로라는 상표명이며, 한때 100대 기업에까지 들어갈 만큼 기염을 토하는 사업 수익을 얻기도 하였다. 개발자 메스트랄이 특허 연장에 실패하여 1978년 특허권이 소멸했지만 아직 Velcro사는 벨크로 테이프를 제작하고 있다.

 

사용하기 쉬운 사용법으로 아동용 의류나 실용성을 강조한 의류에 많이 사용이 되는데 군복에서 사용되는 것이 가장 큰 특징이다. 기존 군복의 경우 바느질과 단추 지퍼 등을 사용했으나 이후 자주 교체되거나 유사시 파기되어야하는 계급장과 부대마크 부분에는 벨크로 테이프를 이용하기도 한다. 군복, 군화 등은 물론 우주복과 같은 특수 장비에까지 사용하게 이른다.

 

접촉 면적만 일정량 확보된다면 훌륭한 접착력과 봉합력을 보여주며 단추나 지퍼와 같은 도구와 비교하면 내구성이 뛰어나다는 특징이 있는데 적당한 힘만 주어진다면 쉽게 떼어지기 때문에 수많은 곳에서 활용되게 되었다. 하지만 갈고리 부분에 이물질이 많이 끼게 되면 점차 접착력이 떨어지는 단점이 있다. 하지만 벨크로테이브는 이런 단점에도 기존에 사용하던 단추나 지퍼보다 좋은 내구성을 가졌다고 볼 수 있는데 단추나 지퍼처럼 충격이나 압력에 파손되지 않고, 과한 압력으로 뜯겨나간다고 해도 다시 접착면적에 봉합하기만 하면 다시 활용할 수 있기 때문이다.

 

 

 

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3. 장미덩쿨에서 영감을 얻은 가시철조망

 

일명 울프의 울타리라 불리는 가시철조망은 미국 서부의 목장주가 땅을 길들이는데 큰 도움이 된 도구이다. 와이어펜싱 개선을 위한 특허로 1868년 11월 마이클 켈리에서 시작하여 1874년 11월 조센 글라이든으로 끝나는 미국 특허청에 등록된 특허이다.

 

기존에는 가시철조망이 없이 가축을 방목하여 키우는 형식의 방목사육이 중심으로 목축업이 발달하였다. 또한 대부분의 부동산에는 울타리가 없으며 가축과 양들은 배회하여 목장이 관리되었었다. 이때 나무가 거의 자라지 않는 미국의 대평원에서는 목재는 귀중하고 값비싼 재료였고 획득하기도 힘들었다. 또한 석재도 부족했기 때문에 돌담을 쌓기도 힘들었다. 이에 따라 철조망의 필요성은 이를 발명할 환경을 조성하기 충분했다.

 

마이클 켈리의 철사 울타리는 한가닥의 철사로 이루어져있었으나 이는 소의 무게에 의해서 쉽게 끊어졌기 때문에 두 종류의 철사를 함께 꼬아서 ‘가시가 많은 울타리’라는 마이클 켈리의 이중 가닥 디자인의 가시철조망을 만들게 되었고 이는 동물들이 거리를 두게 됨으로서 실효성이 인정되게 되었다.

 

미국의 평범한 열세살 소년 조셉은 가난으로 인해 어릴적부터 목장에서 일하게 되었는데 양들을 지키는 일을 담당하고 있었다. 하지만 양들은 울타리를 탈출해 이웃의 농장물을 망치고 이로 인해 목장주에게 반복된 꾸짖음을 듣게 된 조셉은 어느날 양들이 장미덩쿨 쪽을 피해 철사로 된 울타리로만 넘어가는 것을 발견하였다. 이에 따라 조셉은 철사 두가닥과 중간 중간 철사 가시를 꽂아 마치 장미덩쿨 형태로 만들었고 이로 양들은 더 이상 도망치지 못했다. 목장 주인은 조셉을 칭찬하며 특허 출원을 할 수 있게 도와주었고, 이런 가시철조망은 점차 조문이나 전국 각지에서 주문이 밀려들었고 1년 후 조셉의 가시철조망은 미국과 세계 각국의 특허에 등록되었다.

 

조셉의 가시철조망은 목축업을 비롯하여 1차세계대전에서도 포탄보다 더 많이 활용되었으며, 각종 감옥이나 수용소 등에서도 활용되어 특허권이 종료될때까지 요셉이 번 돈은 미국 공인회계사 11명이 1년동안 일해도 다 계산하기 힘들 정도로 엄청난 금액이였다고 한다.

 

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