1933년 어느 안개 낀 밤, 영국 요크셔의 술집에서 집으로 돌아가는 사업가 퍼시 쇼가 차를 운전하고 있었다. 도로는 구불구불하고 잘 보이지 않았다. 갑자기 길가에서 두 개의 밝은 점이 번쩍였다. 퍼시는 급브레이크를 밟았다. 빛나는 점들은 고양이의 것이었다.

 

 

 

그때 퍼시는 깨달음의 순간을 맞았다. 만약 도로가 고양이의 눈처럼 운전자들에게 '빛나는' 것처럼 빛날 수 있다면 어떨까? 1년 만에 그는 '캣아이 반사경'을 발명했다. 오늘날에도 도로에 박혀 있는 로드 스터드들은 당신의 헤드라이트를 반사시켜 어둠 속에서 어디로 가는지 볼 수 있게 도와준다.

 

그런데 왜 고양이 눈이 저렇게 빛나는 걸까?

고대 이집트인들은 고양이의 눈이 해가 진 후 태양을 담아 반짝이는 밤의 모습을 준다고 믿었다. 진짜 이유는 1929년에 발견되었고, 과학자들이 이 특징이 시력에 미치는 영향을 이해한 것은 훨씬 나중의 일이다.

  왜 고양이의 눈이 어둠 속에서 빛나는지

모든 눈에는 망막이 있다. 망막은 눈 뒤쪽에 얇은 층으로 빛을 흡수해 뇌가 이해할 수 있는 신호로 변환한다. 투명하고 빛을 잡는 스크린이라고 생각하면 된다.

 

고양이 망막 뒤에는 태텀 루시덤(tapetum lucidum)이라는 거울 같은 층이 있다. 인간은 이런 게 없다. 빛이 인간의 눈에 들어와 망막에 흡수되지 않으면 사용되지 않는다.

하지만 고양이의 눈에서는 망막을 통과하지 않고 통과하는 빛이 타페텀 루시덤에 닿아 다시 망막을 통해 반사된다. 이로 인해 망막이 빛을 다시 포착할 수 있는 기회를 얻게 된다. 밤에 고양이 눈에 비치는 빛은 사실 타페텀 루시덤에 반사된 빛이다.

 

    내장된 야간 투시경

이 기능 덕분에 고양이는 인간보다 빛에 훨씬 더 민감해서, 눈이 아주 작은 빛도 감지할 수 있다. 그들은 우리에게 칠흑같이 어두워 보이는 희미한 빛에서도 볼 수 있는데, 이는 밤에 사냥을 많이 하는 동물들에게 매우 유용한 능력이다.

고양이만이 타페텀 루시덤을 가진 동물은 아니다. 소, 양, 염소, 말 등도 가지고 있는데, 어두운 빛 속에서 포식자를 발견하기 위해서일 가능성이 있다. 물고기, 돌고래, 고래들은 어둡고 탁한 물에서 이를 통해 볼 수 있다.

반면, 다람쥐, 돼지, 그리고 대부분의 영장류—인간을 포함해—은 낮에 활동적이고 야간 시력이 필요 없기 때문에 이것이 없다.

(흥미롭게도 대부분의 개는 타페텀 루시덤을 가지고 있지만, 파란 눈을 가진 개나 작은 가축 견종에서는 때때로 없을 수 있다.)

  고양이 눈에서 영감을 받은 신기술

1930년대 퍼시 쇼가 그랬던 것처럼, 현대 과학자들도 고양이의 눈에서 아이디어를 빌려오고 있다.

한국과학기술원(KAIST)의 전기공학 교수인 송영민 박사는 최근 고양이 눈에서 영감을 받은 카메라를 설계했다.

송박사는 포퓰러사이언스와의 인터뷰에서 "고양이의 눈은 오랫동안 저를 매료시켜 왔습니다. 특히 밝은 낮부터 거의 어둠에 가까운 곳까지, 매우 넓은 조명 조건에서도 선명하게 볼 수 있는 능력이 그렇습니다."라고 말했다.

테이프텀 루시덤이 송박사에게 저조도 환경에서 촬영된 사진과 영상을 개선하기 위해 반사층이 있는 카메라를 설계하자는 아이디어를 처음 주었다. 그는 이것이 "추가 에너지 소비 없이 빛 민감도를 향상시키는 아름답고 단순하면서도 강력한 전략"이라고 설명했다.

그의 예상대로, 카메라는 태프텀 루시덤에서 영감을 받은 인공 반사판 덕분에 저조도 조건에서 감도가 향상되었다.

그리고 또 다른 특징을 추가하기로 결정했는데, 고양이의 수직으로 길게 뻗은 동공을 모방한 틈 모양의 구멍이다.

  고양이의 눈이 가늘게 찢어진 이유

밝은 낮에는 고양이의 동공이 얇고 세로로 좁혀져 빛을 차단하고 민감한 망막을 보호한다. 수직 모양은 물체의 윤곽을 선명하게 만들어 고양이가 거리를 놀라울 정도로 정확하게 판단하는 데 도움을 주는데, 이는 먹잇감을 추적하고 매복할 때 필수적인 기술이다.

 

송박사는 고양이의 타피텀 루시덤에서 영감을 받은 반사층이 어두운 환경에서 카메라를 돕기 위해 사용될 것으로 기대했지만, 고양이의 가늘게 늘어진 눈을 적용하는 것이 카메라에도 도움이 된다는 점에 놀랐다.

"하지만 가장 놀랐던 점은 수직 동공에서 영감을 받은 조리개가 복잡한 장면에서 위장을 깨는 데 얼마나 효과적으로 도움이 되었는가"라고 그는 말한다. 즉, 전통적인 카메라로 보면 배경에 자연스럽게 섞여 보이는 물체를 발견하는 데 탁월했다.

그는 고양이의 눈이 더 많은 혁신을 불러일으킬 수 있다고 믿는다.

"카메라 외에도 유사한 원리는 로봇 시야, 자율 시스템, 심지어 밝고 어두운 환경 모두에서 신뢰성 있게 작동해야 하는 웨어러블 또는 감시 장치에도 적용될 수 있다."고 송박사는 강조했다.

 

퍼시 쇼의 로드 스터드는 수많은 생명을 구하는 데 도움을 주었다. 미래의 고양이 영감을 받은 기술이 어떤 영향을 미칠지 누가 알겠는가?