장조원 한국항공대 교수 연구팀, 곤충 날갯짓 소용돌이 응용 방법 규명

국내 연구진이 곤충 날개가 만들어내는 작은 소용돌이가 비행 성능에 영향을 미친다는 사실을 처음으로 규명했다.

장조원(사진) 한국항공대 교수 연구팀은 곤충 날개가 만드는 작은 소용돌이는 비행 성능을 배가량 향상시킬 수 있고, 곤충은 소용돌이를 유지해 비행 성능을 확보하려 한다는 사실을 발견했다고 10일 밝혔다.

그간 곤충 소용돌이가 유지되는 원인을 알아내기 위해 여러 연구가 시도됐지만 곤충 크기가 작고 날갯짓이 빨라 어려움이 있었다. 연구팀은 제자리 비행이 능숙하다고 알려진 박각시 나방을 바탕으로 5배 크기의 날갯짓 로봇 모델을 제작했다. 공기보다 밀도가 높은 물을 채워 실제 곤충 비행과 동일한 환경도 구현했다.

이를 통해 전진속도에 따라 달라지는 힘의 변화를 측정하고 날개 주위에 발생하는 소용돌이의 변화도 관찰했다. 관찰 결과 곤충이 날개를 파닥일 때 발생하는 날개 위 소용돌이 안정성이 곤충의 최대 비행속도를 결정할 수 있고, 양력(진행 방향의 수직 방향으로 물체를 밀어 올리는 힘) 세기도 배 가까이 향상시키는 것을 규명했다. 곤충이 선호하는 비행속도가 날갯짓 속도의 약 25%에서 결정되는 것도 밝혀냈다. 또 가로와 세로가 3대 1의 형상에서 안정된 소용돌이와 큰 공기력이 만들어지는 것을 입증했다.

김현길 기자 hgkim@kmib.co.kr



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