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FUSION 과학

FUSION

지문이 촉각을 위해 존재한다고?

<KISTI의 과학향기> 제967호
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“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

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박희찬
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이사가도 놀러온다고 약속해

2015-02-06

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송영란
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이사가도 놀러온다고 약속해

2015-02-06

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2015-02-06

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바닥
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마찰력은 면적과 관계 있습니다. 강체인 경우만 관계가 없죠. 마찰력에 대한 공부는 하신건지 의문이네요.

2009-12-07

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바닥
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강체와 비강체의 마찰력의 정의에 대해서 공부하시길 바랍니다. 물리교과서의 마찰력 정의는 문제없습니다.

2009-12-07

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연제호
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마찰력은 면적과 관계있습니다. 마찰계수가 상호작용하는 두 물체의 구조(접촉면의 미시적 구조)와 접촉 면적등에 따라 변합니다.
예로 전화번호부 두권을 서로 한장씩 겹쳐서 서로 양쪽으로 당기는 실험 보신적 있을 겁니다.

2009-08-19

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김세현
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저도 묘현님의 의견에 동의합니다. 마찰력은 고등학교 과학책에도 나옵니다. 마찰력=마찰계수x수직항력, 수직항력=질량x중력가속도, 고등학생들이 물리를 공부하면서 착각하기 쉬운게 면적이 넓으면 마찰력이 높다고 하는것인데 그걸 착각하신건지.. 실험생물학저널에 소개될 정도의 리포트이니 마찰력 공식이 달라지는건지 의문이군요..

2009-08-15

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권정효
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귀한 정보 참 고맙읍ㄴㅣ다. 여러분들의 건셩을...

2009-08-12

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애독자
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정말 흥미로운 주제네요, 매회읽을 때마다 좋은 정보를 얻고 갑니다 ^^

2009-08-12

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빨간리본
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남녀간 친밀도를 얘기할 때 손잡는 시점 많이 얘기하는데, 실제 손을 잡으면서 더 친해지기도 하고... 아니 친해져서 손을 잡는건가... 여튼 친밀도를 높이는 데 영향을 미치는거 같은데, 우리가 인지하지 못하는 이런 지문의 역할이 있었던건가봐요~

2009-08-12

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방창현
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인체에 대해서는 연구하면 연구할수록 그 경이로움과 신비함을 금할수 없다고 생각합니다. 좋은 내용 감사합니다.

2009-08-12

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법돌이
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지문이 법정증거로 채택되지 않는다는게 무슨 의미인가요? 지문이 왜 증거로 안되나요? 거짓말탐지기처럼 과학적 신뢰도가 불완전한 것도 아닌데요

2009-08-12

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독자
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지문이 있다고 무조건 증거가 되지는 않습니다. A라는 사람의 지문이 묻은 물건이 현장에 있다고 해서 A가 무조건 범인은 아니지요. 그 사람이 그 현장에 그 이전에 다녀갔는지, 물건만 보관되어서 온 것인지 등을 알기는 어렵습니다. 말 그대로 이런 상황에 이런 지문이 있으니 네가 범인일 확률이 높다- 는 정황적인 증거일 뿐이지요. 따라서 범인을 판단하는데는 도움이 되지만, 그걸 완전한 증거로 삼아서 법적인 근거로 삼을 수는 없겠지요.

2009-08-12

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이우진
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지문이 법정증거가 아니라니.. 오늘 알았습니다. 그리고 마찰력이 오히려 줄어든다니.. 생각해보니 그렇군요. 자연계에서의 물체는 대부분 표면이 거친데 마찰력 증가라면 굳이 지문이 생길 이유는 없다고 보여지네요..ㅎ 잘봤습니다.

2009-08-12

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묘현
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마찰력은 면적과는 상관없습니다. 마찰력에 대한 실험을 제대로 했는지 의문이네요.

2009-08-12

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서미애
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지문의 역할을 보다 정확히 이해해야만 의수나 로봇 손의 기능을 진짜 손의 수준으로 끌어올리는 데 도움이 된다고 말한다 이것으로 지문의 존재이유가 충분하지 않을까요?

2009-08-12

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이태욱
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인류가 동물보다 뛰어난 점은 손을 사용하기 때문이라든데 그럼 조물주는 분명히 그 손끝자락에 있는 지문을 그냥 만들지는 않았을 터 !

2009-08-12

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윤승환
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지문이 그러한 특징을 나타내고 있다니 아주 놀랍네요... 평점 별 다섯 드리겠습니다.

2009-08-12

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