일리노이대와 공동 연구…‘로열 소사이어티 인터페이스'에 논문 발표
美 프린스턴대와 일리노이대(어바나-샴페인 캠퍼스) 공동 연구팀은 미국 메뚜기(학명:Schistocerca americana)의 뒷날개 구조를 모방해 비행 효율을 크게 높인 활공 강랜 슬롯(gliding robot)을 개발했다고 7일 밝혔다.
이번 연구 결과는 학술 전문지 ‘로열 소사이어티 인터페이스(Journal of the Royal Society Interface)’ 최신호에 게재됐다.(논문 제목:From grasshoppers to gliders: evaluating the role of hindwing morphology in gliding flight Available to Purchase)
이번 연구에서 공동 연구팀은 메뚜기가 갖고 있는 ‘최소 에너지, 최장거리 활공’ 능력에 주목했다. 메뚜기는 가죽 형태의 앞날개로 뒷날개를 보호하고, 실제로 비행할 때는 막으로 된 커다란 뒷날개를 펼쳐 활공한다.
논문 주요 저자인 에이미 위사(Aimy Wissa) 프린스턴대 교수는 “활공은 가장 경제적인 비행 방식”이라며 “추진력이 필요할 때는 날개를 펄럭이지만, 에너지를 절약해야 하는 장거리 이동 상황에는 날개를 완전히 펼쳐 공기의 흐름을 탄다”고 말했다.
연구팀은 메뚜기의 활공 능력과 날개의 정밀한 구조를 파악하기 위해 CT 스캔 기술을 활용했다. X-레이를 통해 곤충의 미세한 날개 맥과 표면을 디지털 데이터로 변환한 뒤, 이를 바탕으로 다양한 형태의 날개를 3D 프린팅으로 제작했다.
연구팀은 실험 과정에서 메뚜기의 양력을 높여주는 날개 표면의 ‘주름(Corrugation)’에 주목하고, 이 주름이 비행 효율을 높이는 핵심 요소인지, 아니면 단순히 날개를 접기 위한 구조적 특성인 지를 탐구했다. 실험 결과 공기역학적 효율성만 놓고 보았을 때는 주름진 날개보다 매끈한 날개가 더 뛰어난 양력을 발생시킨다는 것을 파악했다.
그리고, 메뚜기 날개에 있는 주름이, 비행 효율을 다소 희생하더라도, 날개를 콤팩트하게 접어 보호하고 필요할 때 즉각 펼칠 수 있는 능력에 최적화된 결과물이라는 결론에 도달했다.
연구팀은 메뚜기의 생체 모방 기술을 적용한 활공 강랜 슬롯이 향후 에너지 효율이 생명인 재난 구조, 환경 모니터링, 험지 탐사 등에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
백승일 기자 robot3@irobotnews.com