거미줄과 강철의 중량을 동일하게 하였을 때 인장강도가 어느 것이 높나요?

Question

텔레비젼에서 거미에 대한 내용이 나오더라고요. 거미줄을 실타래를 활용하여 거미줄을 뽑던데 거미줄과 강철의 중량을 동일하게 한 경우 어는 것이 인장강도가 높나요?

Answer 1

안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.

텔레비전에서 나온 내용처럼 거미줄을 실타래처럼 뽑아서

중량을 동일하게 한다면 거미줄이 강철보다 인장 강도가 훨씬 높습니다.

인장 강도는 단위 면적당 최대 인장력을 의미하며 이는

재료의 강도를 나타내는 중요한 지표입니다.

일반적으로 강철의 인장 강도는 200000 psi (1379 MPa) 정도이며 거미줄은

1000000 psi (6895 MPa) 이상까지 측정될 수 있습니다.

같은 무게의 강철과 거미줄을 비교했을 때

거미줄이 5배 이상 강하다고 볼 수 있습니다.

실제로 거미줄과 강철을 비교할 때는 단순히 인장

강도만 고려하는 것은 부족합니다.

다음과 같은 요소들을 함께 고려해야 정확한 비교가 가능합니다.

거미줄은 강철보다 훨씬 밀도가 낮습니다. 즉 같은 부피의

경우 거미줄이 훨씬 가벼울 것입니다.

거미줄은 강철보다 훨씬 탄성이 뛰어납니다. 즉 충격에 대

한 저항력이 훨씬 강합니다.

강철은 거미줄보다 내구성이 뛰어납니다. 즉 시간이 지

나도 강도가 쉽게 변하지 않습니다.

어떤 재료가 더 강하다고 단정짓기는 어렵습니다. 사

용 목적과 필요한 특성에 따라 적합한 재료가 달라질 수 있습니다.

거미줄은 강철보다 훨씬 높은 인장 강도를 가

지고 있지만 밀도 탄성 내구성 등 다른 요소들도 고려해야 합니다. 사용 목적과

필요한 특성에 따라 적합한 재료를 선택해야 합니다.

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Answer 2

안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.

거미줄과 강철은 놀라울 정도로 다른 소재입니다. 이 두 소재를 동일한 질량으로 뽑아냈을 때, 거미줄은 강철의 5배 이상의 인장 강도와 탄력을 자랑합니다.

거미줄은 잡아당길 때 버티는 힘이 강철과 비슷하며, 단위 면적당 밀도는 강철의 6분의 1에 불과합니다. 때문에 같은 무게일 때 인장 강도는 강철의 5배나 된다는 특징이 있습니다.

이러한 특성으로 인해 거미줄은 의료용으로도 활용될 수 있으며, 상처를 꿰매거나 인공 장기를 만드는 생체 섬유 제작에도 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.