“손가락 지문은 마찰 줄인다” 새 주장

굴곡 따라 손과 물체의 접촉면 줄어들고 마찰도 줄어

손가락에 지문이 있는 이유는 미끄럼을 방지해 무언가를 더 단단히 붙잡도록 하기 위해서라는 것이 여태까지의 정설이었다. 그러나 실제로 실험해 보니 지문은 오히려 물체와 손 사이의 마찰력을 3분의 1 정도나 감소시킨다는 연구 결과가 나왔다.

영국 맨체스터대학교 생체역학자 롤랜드 에노스 교수와 피터 워만 교수 팀은 물체와 접촉할 때 지문이 없는 것처럼 나타나게 하는 특수 장치를 개발해 플라스틱 투명판과 손 사이의 마찰력을 실험했다. 그 결과 지문은 그 굴곡으로 물건과 손이 닿는 면적을 줄임으로써 오히려 마찰력을 낮추는 것으로 나타났다.

에노스 교수는 “지문과 지문 사이에 골짜기가 있기 때문에 물체와의 접촉면이 적어지면서 마찰력도 줄어든다”고 말했다. 마찰력은 접촉면이 넓어질수록 더 커지기 때문에 손에 지문이 없다면 물체와의 접촉면이 더 넓어지고 마찰력도 커진다는 결론이다.

새롭게 밝혀진 사실에도 불구하고 지문의 역할은 여전히 미스터리로 남아 있다. 한 프랑스 연구진은 지문의 역할이 촉감을 좋게 하기 위한 것이라는 연구 결과를 발표한 바 있다. 지문이 배수로 역할을 해 손의 물기를 빨리 빠져나가게 한다는 것도 있다. 또한 지문이 손이나 발바닥에 대한 충격을 줄여줘 거친 물체를 잡아도 손이나 발에 상처가 잘 안 나도록 한다는 주장도 있다.  

미국 매사추세츠 공대(MIT)의 리네트 조네스 박사는 “지문이 마찰력을 증가시키지 않는다는 것을 증명한 흥미로운 연구”라면서도 “그러나 이들은 평소 사람 손이 촉감을 느낄 정도의 세기로만 실험했을 뿐 더 강한 힘이 주어지는 마찰력은 실험하지 않았다”고 지적했다.

지문의 역할이 무엇인지를 알아내는 연구는 로봇 손, 또는 장애인을 위한 인공 손 개발에 중요하다. 사람 손처럼 물건을 만지고 잡으며 감각도 느끼게 하려면 지문의 신비를 풀어야 하기 때문이다.

이 연구 결과는 ‘실험 생물학 저널 (Journal of Experimental Biology)’ 최신호에 발표됐으며, 영국 과학전문지 뉴사이언티스트 온라인 판이 최근 보도했다.

http://www.kormedi.com/news/ar ··· e%3D1

지문이 촉각을 위해 존재한다고?

“유일하게 지워지지 않는 서명은 사람의 지문이다.”

미국의 소설가 마크 트웨인(Mark Twain)이 한 말이다. 나이가 들면서 얼굴은 변하지만 지문은 한번 생겨나면 바뀌지 않는다는 의미다. 물론 심한 습진 같은 피부병으로 지문이 일시적으로 지워지거나 고된 노동이나 화상 같은 사고 때문에 지문이 없어지는 경우도 있다. 하지만 평생 변하지 않고 그대로 남아 있는 게 일반적이다. 그래서 사람을 구별하는 데나 범인을 잡을 때 지문을 이용한다.

지문(指紋, fingerprint)이란 말 그대로 손가락 안쪽 끝에 있는 살갗의 무늬나 그것을 찍은 흔적을 말한다. 사람마다 유일하게 갖고 있는 타고난 지문은 임신 4개월째에 만들어진다. 손가락과 손바닥, 발가락과 발바닥 위의 작은 산과 계곡의 모양으로 배열된 선의 대부분은 유전자적 체계에 따라 만들어진다.

몇몇 쌍둥이의 경우 지문에서도 유사성을 보인다. 하지만 지문이 만들어지는 데는 압력의 비율, 모태 속 태아의 위치 등도 영향을 미치기 때문에 쌍둥이조차 서로 다르며 왼손과 오른손의 지문 또한 다르다. 동양계와 유럽계의 지문에도 커다란 차이가 있다.

두 사람의 손가락에 있는 지문이 일치할 수 있는 확률을 억지로 계산해도 640억분의 1 정도라고 하니, 전 세계에서 지문이 같은 사람은 없다고 해도 과언이 아니다. 범죄 수사에서도 힘을 발휘하는데, ‘법정증거’로 채택되지는 않지만 범죄사실을 입증하는 결정적인 역할을 한다.

사인 대신 도장의 사용이 더 일반적인 한자문화권에서는 도장이 없을 경우 서명과 같은 의미로 지장을 찍는 관습이 있다. 지문은 손가락에만 한정되어 나타나지 않는다. 손금으로 알려진 장문(掌紋), 발바닥에는 족문(足紋)이라는 게 있어 병원에서 아기를 낳으면 족문을 찍어 아이가 바뀌는 것을 막으며, 친자확인 등의 소송에서도 중요한 역할을 한다.

흥미롭게도 원숭이, 침팬지, 오랑우탄 등의 영장류뿐 아니라 유대류(有袋類)인 코알라도 독특한 지문을 가지고 있다. 남미에 사는 원숭이들은 꼬리에 저마다 독특한 무늬를 가지고 있고, 소는 코 근처에 일생 동안 변하지 않는 울퉁불퉁한 무늬의 비문(鼻紋)이 있어 개체 식별에 쓰인다.

<경찰 과학수사계 직원들이 지문과 족적을 확인하는 가변광원장비(SL350)를 이용해 지문을 확인하고 있다. 지문은 사람마다 모양이 달라 범죄수사 등에 자주 활용된다. 동아일보 자료사진>

물론 지문은 범죄학에 이용하라고 만들어진 게 아니다. 그렇다면 사람에게 지문이 있는 진짜 이유는 무엇일까? 여태까지의 정설은 지문이 손가락과 물체 표면의 마찰력을 높여 미끄럼을 방지해 무언가를 더 단단히 붙잡도록 하기 위해서라는 것이다.

물론 직접적인 실험결과에 의한 설은 아니지만, 100여 년 동안 과학자들 사이에 알려진 정설이다. 예를 들어 컵을 잡았을 때, 손가락 사이의 젖은 컵이 손에서 미끄러지지 않도록 지문이 타이어의 홈처럼 막아주고, 또 발바닥의 주름 역시 수영장에서 미끄러져 넘어지지 않도록 도움을 준다는 것이다.

그런데 얼마 전, ‘실험 생물학 저널(Journal of Experimental Biology)’ 최신호에 이와 정 반대되는 연구 결과가 발표되어 화제다. 영국 맨체스터대학교 생체역학자 롤랜드 에노스 교수와 피터 워만 교수팀이 실제로 실험을 해보니 오히려 지문이 물체와 손 사이의 마찰력을 3분의 1이나 줄인다는 것이다. 이들이 마치 지문이 없는 것처럼 나타나게 하는 특수장치를 개발하여 플라스틱 투명판과 손 사이의 마찰력을 알아본 결과, 지문의 굴곡이 물건과 손이 닿는 면적을 줄임으로써 오히려 마찰력이 낮아졌다.

즉, 지문 사이의 가는 홈이 있기 때문에 물체와의 접촉면이 적어지면서 마찰력도 줄인다는 얘기다. 이 말은 접촉면이 넓을수록(지문이 없을수록) 마찰력이 커져 물체를 더 꽉 잡을 수 있다는 것을 의미한다.

물건을 단단하게 붙들기 위해서라는 기존의 주장이 틀리다면, 지문은 도대체 어떤 역할을 하기 위해 생긴 것일까. 연구팀은 지문의 존재 이유가 무얼까 하는 새로운 고민에 빠져들었다. 그런데 그 해답을 ‘지문과 같은 골이 손의 촉각을 예민하게 한다’는 프랑스 학자들의 연구에서 찾았다고 한다.

에노스 박사팀은 지문이 생긴 이유에 대해, 지문이 손끝의 물기를 잘 빠지게 하는 배수로 역할을 해 젖은 표면을 잡을 때 더 잘 붙잡을 수 있게 한다고 주장한다. 또 거친 물체를 잡을 경우 손과 발에 가해지는 충격을 줄임으로써 지문이 피부의 변형을 도와 손가락이나 발바닥에 물집이 잘 잡히지 않도록 하기 위함이라고도 한다.

이렇듯 실제 실험을 통해 지문의 역할이 새롭게 밝혀졌음에도 불구하고, 일부 학자들이 “에노느 박사팀은 사람 손이 촉감을 느낄 정도의 세기로만 실험했을 뿐 더 강한 힘이 주어지는 마찰력은 실험하지 않았다”는 의견을 제시하면서 그 의문이 완전히 풀린 상태는 아니다.

보통사람이라면 물건을 단단하게 붙들기 위해 지문이 있으면 어떻고, 손발에 상처 나지 않게 하기 위한 것이라 한들 무슨 큰 차이가 있느냐고 질문할 수 있다. 그러나 과학자들은 지문의 역할을 보다 정확히 이해해야만 의수나 로봇 손의 기능을 진짜 손의 수준으로 끌어올리는 데 도움이 된다고 말한다. 사람의 손처럼 물건을 만지고 잡으며 감각을 느끼게 하는 데 지문이 그만큼 중요한 열쇠라는 얘기다.

인류가 다른 동물보다 뛰어난 이유 중 하나는 손을 사용하기 때문이다. 그리고 사람의 손이 가진 특별한 기능을 이해하려면 지문의 역할도 빼 놓을 수 없다. 손이 가진 섬세한 기능을 흉내 내기 위한 노력은 지금도 진행 중이다.

글 : 김형자 과학칼럼니스트

http://scentkisti.tistory.com/ ··· 2f227

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손에 땀을 쥐게 하는 손의 비밀

독일 철학자 임마뉴엘 칸트는 손을 가리켜
‘눈에 보이는 뇌의 일부’라고 했다. 우리가
뇌의 명령을 받아 행하는 일 중에 손이 가장 다양하고 많은 일을 처리한다. 심지어 우리의 손은 사물을 만지며 알아채 보는 눈의 역할을 대신하고, 손짓으로 말하는 입을 대신하기도 한다. 곰곰이 생각해보면 손은 단순한 몸의 한 기관 이상이다.

인간이 지금의 문명을 이룬 것도 손을 자유롭게 쓰면서부터다. 과학과 예술의 혼은 뇌에서 나올지언정 그것을 현실화하는 것은 바로 손이다. 문명이 발달하면서 우리의 손이 이처럼 ‘제 2의 뇌’의 역할을 할 수 있었던 이유는 무엇일까?

손은 인체 기관 중 가장 많은 뼈로 구성돼 있다.
사람의 뼈의 총 개수는 206개, 이 중 양손이 차지하는 뼈의 개수는 무려 54개다.
말 그대로 ‘손바닥만한’ 기관에 우리 몸 전체 뼈의 25%가 들어있다는 말이다.
손은 14개의 손가락뼈, 5개의 손바닥뼈, 8개의 손목뼈로 구성돼 자유자재로 또 정교하게 움직일 수 있다.

이 뿐 아니다. 손은 우리 몸에서 가장 감각점이 발달한 기관이다.
특히 손가락 끝에 집중적으로 분포하는데 이 때문에 우리는 손끝으로 미묘한 차이를 감지해낼 수 있다. 우리나라 사람들의 손가락 감각은 세계적으로도 특별해서
병아리 감별, 위조지폐 감별 같은 분야에서 세계적인 명성을 갖고 있다.

이렇게 뛰어난 사람의 손이 문명을 이끈 것처럼 동물의 손
(원숭이와 같은 동물의 앞발을 손이라고 한다면)
과 다른 차원에 두는 결정적 차이는 바로 엄지손가락이다.
독일 해부학자 알비누스는 엄지손가락을 ‘또 하나의 작은 손’이라고 했다.
아이작 뉴턴도 “엄지손가락 하나만으로도 신의 존재를 믿을 수 있다”고 칭송했다.

과학자들이 이렇게 엄지손가락을 칭송한 이유는 사람의 엄지손가락이 나머지 4개 손가락과 맞닿을 수 있기 때문이다. 침팬지도 엄지손가락과 검지손가락을 가까스로 붙일 수 있지만, 엄지손가락이 짧아 매우 불안정하게 물건을 쥘 수 있을 뿐이다.

엄지손가락이 다른 손가락과 붙는 것이 뭐 그리 대단할까? 만약 그렇게 생각한다면 엄지손가락을 봉인하고 지내보라. 물건을 집고, 연필을 쥐고, 가위질을 하고, 신발끈을 묶는 등 모든 일상생활이 만만치 않은 일이 될 것이다. 네 손가락의 끝과 안정적으로 붙일 수 있는 엄지손가락의 탄생으로 인류는 수많은 문명을 소유하게 된 것이다.

손에 있는 지문은 섬세한 작업을 가능하게 하는 손의 마지막 장치다.
지문이 있기 때문에 손은 적당한 마찰력을 갖게 됐다. 따라서 물건을 집거나 도구를 사용할 때 보다 안정적인 작업이 가능하다. 또 지문으로 손의 표면적은 훨씬 늘어나게 되는데, 이는 감각점의 수를 늘려 더 섬세한 작업을 할 수 있도록 해준다.

이 지문은 사람을 구별하는 고유한 식별 코드 역할을 한다.
지문은 영장류와 사람에만 있는데, 사람의 지문이 다른 영장류보다 훨씬 복잡하다. 지문은 개인마다 모두 다르며, 일생동안 변하지 않는다. 겉모습과 유전자가 똑같은 일란성 쌍둥이도 지문만큼은 서로 다르다. 이는 지문이 태아의 발생 과정에서 ‘볼라패드’(volar pad)라 불리는 판이 자랐다가 피부로 흡수되면서 무작위로 생성되기
때문이다.

흔히 ‘손에 땀을 쥐게 한다’는 말을 한다.
몸 중에 땀이 나는 곳이 많은데 왜 굳이 손을 언급했을까? 이 표현이 사용될 때는
더울 때보다는 긴장했을 때다. 우리 몸에 땀샘이 많지만, 손바닥과 발바닥은 땀샘이 가장 많이 분포한다. 게다가 긴장, 스트레스 등 정신적인 이유로 생기는 땀은 손바닥, 발바닥, 겨드랑이에서만 난다고 한다. 발바닥과 겨드랑이야 축축해져도 인지하기가 쉽지 않지만, 손바닥은 긴장하면 자연스럽게 손을 쥐게 돼 땀이 흥건하게 고이는 것을 눈으로 확인할 수 있으니 이로 인해 생긴 말이 아니겠는가.

사람을 사람답게 하는 것은 뇌의 역할이 가장 크겠지만, 손은 ‘제 2의 뇌’라 불려도 손색이 없는 기관이다. 손에 적당한 마사지만 해도 몸의 피로를 푸는데 효과 만점이라고 하니 잠시 키보드와 마우스에서 손을 떼고 손 운동을 해주자. 가장 중요한 역할을 하는 엄지손가락으로 꾹꾹 눌러가면서. (글 : 김정훈 과학전문 기자)

1. 지문이란? 1.손가락의 감각을 예민하게 합니다. 2.물건을 잡을때 미끄러짐을 방지합니다. 3.지문이 배수로 역활을 하여 손의 물기를 빨리 빠져 나가게 합니다. 4.충격을 줄여줘 거친 물체를 잡아도 손이나 발에 상처가 나지 않도록 합니다. 손가락 끝에 있는 융선(ridge)과 계곡(valley)으로 이루어진 주름모양의 형상으로 지문은 생후 1~4개월에 유전자의 컨트롤을 받아서 생기며  아동기에 발달하여  평생변화지 않는다는 종생불변설과 ,사람마다 각기 다르다는 만인부동설의  특성을 지니고 있다.   19세기 중반 에드워드 헨리(Edward Henry)가 지문을 체계적으로 정리했다는 지문 파생법을 개발한 100여년 전 부터 지금까지 가장 효율적인 개인식별수단으로 법의학의 친자의 감정이나  국제공항 출입관리,범죄수사, 주민등록증, 지문열쇠 등 기타 여러 분야에 적용되어 오고 있다.   19세기 후반부터 지문에 대한 과학적인 연구가 진행되고 있으며  한국,중국,미국,인도 ,터키 등 여러나라에서 지문을 통하여 다각적인 분야에 활용되고 있다.   최근에는 전자뱅킹 써비스, 전자카드, 출입국카드, 핸드폰 잠금장치, 기타 보안장치 등의 분야로 적용범위가 빠른 속도로 넓어지고 있다.   특히 지문을 통하여 선천적인 성격이나  잠재되여있는 지능의 우월순위까지 찾아주므로 아동기때부터 정확한 분석을 통하여 학습능력을 업그레이드 시키며 많은 사람들이 갈등하는 진로 방향을 정확하게 인도해 주는  매개체로 높은 평가를 받고 있다.   지문은 몸 전체에 있는 것이 아니라 손가락끝에 있는 지문, 손바닥에 있는 장문, 발바닥에 있는 족문으로  3가지 형태로 나뉜다. 2. 지문이 있는 동물 오랑우탄, 침팬치, 고릴라등 원숭이과 유인원에 있고 개구리는 청개구리의 경우 확대해보면 빨판이되 미세한 돌기으로 지문지기한 흔적이 있구욤 고양이는 자세히 보면 맨눈으로도 보인답니다.. 개인 애완견의 경우에도 잘 들려다보면 굵은살 같지만 흐밋하게 남은 경우도 있구욤 거대한 포유류 코끼리는 지물리고 닿아서 없는듯 하지만 발굽부위 잘 보면 주름지한 지문문향이 남아있구욤 악어이나 코모도대왕도마뱀에게도 있답니다..잘 유심히 본다면.. 이외에도 동물들은 지문이 흐릿하게 남거나 흔적이 있는 동물들이 많답니다.. 잘 보이지 않고 육안으로 잘 안보여서 그렇구요.. 사람과 원숭이인 유인원 말고도 잘 보면 있는것도 있답니다..^^ 저는 두꺼비을 잡지는 않아도 막대이나 나뭇가지으로 뒤집어서 발 보는데 지문지기한 지문문양을 본적이 있어욤..^^;; 3. 모든 동물에게 지문이 있다면 지문이 모든 동물한테 있는건 아니지요.. 소의경우에는 지문이 아닌 비문(코에 있는 지문같은 모양)이 있습니다. 개의 경우에도 비문으로 구별이 가능한걸로 알고 있습니다. 4. 사람에게 지문이 있는 이유 지문이 있는 이유는 미끄럼을 방지하기 위해서입니다. 지문이 있는 이유는 아무도 모릅니다. 우리를 만든 조물주가 만들었을지도 하는... 5. 사람의 지문이 자라면서 변한다면? 그럴일은 절대 없습니다! 지문은 절대 모양이 변할리가 없으니까요 그 대신 일을 너무 많이 해서 지문이 사라지는 경우가 있긴 합니다. 9. 사람들 마다 지문이 같으면? 지문이 같은 사람은 아직 없습니다.. 그리고 두 사람이 지문이 같을 확률을 말씀드릴게요. ★ 사람이 똑같은 지문을 가질 수 있는 확률? 사람이 똑같은 지문을 가질 수 있는 확률은 640억 분의 1이다. 하늘 위에서 던진 실 한 올을 잡을 수 있는 확률보다 더 적은 것이다. 그만큼 이 세상에 자신과 같은 지문을 지닌 사람을 만난다는 것은 거의 불가능하다. 모든 것이 똑같이 생겼다는 일란성 쌍둥이조차도 지문만은 틀리게 생겼다지 않은가! 이러한 지문의 특별성 때문에 사람을 구별해 내는 가장 확실한 방법으로 지문 겁생법이 사용되고 있다. 특히 범죄자를 가려 내기 위해 가장 많이 사용한다. 10. 지문이 같으면 범죄자를 어떻게 찾을까? 그런일은 없으니까 걱정 붙들여 매세요 12. 지문이 하는일 그러나 최근의 어느 연구 결과 지문과 지문사이에 골짜기가 있어 물체와의 접촉면이 적어지면서 마찰력이 줄어들어 물건을 잡고 버티는 힘이 오히려 줄어든다는 결론을 얻어 지문의 역활은 미스터리로 남아 있게 되었습니다. 그러나 이러한 마찰력에 관한 실험은 우리가 살고 있는 현재의 환경에서 측정 된 것 이며 원시시대의 나무를 상대로 그당시의 습도,환경,버티는 힘 등과 같이 직접생존에 관련된 실험이 아니므로 마찰력에 관한 실험은 정확하다고는 볼 수 없습니다.   사실 현재 우리가 유전학적으로 지문의 역활을 정확히 결정지을 수 있는 사안은 아닐 것 같습니다.지문의 역활이 무엇인지 정확히 알아내는 것이 중요한 이유는 장애인을 위한 인공손 인공피부의 제작과 사람손처럼 감각을 느끼고 자유자재로 움직이고 만질수 있는 로봇손등을 개발하기 위해서 입니다. http://k.daum.net/qna/view.htm ··· 3ufqq

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