한겨레

국내 연구진이 장애물과 부닥쳐도 추락하지 않고 날아가는 장수풍뎅이의 날갯짓 원리를 밝혀냈다. 또 이 원리의 인공 날개를 장착한 비행로봇이 장애물과 부딪히고도 계속 날아갈 수 있음을 실험으로 입증했다.

건국대 케이유융합과학기술원의 박훈철 스마트운행체공학과 교수 연구팀은 7일 “장수풍뎅이가 장애물에 충돌하면 바깥쪽 날개를 접어 충격을 완화함으로써 비행을 계속할 수 있다는 사실을 밝혀내고, 이 원리를 적용한 날갯짓 비행로봇이 장애물과 충돌해도 계속 비행할 수 있음을 입증했다”고 밝혔다. 연구팀 논문은 과학저널 <사이언스> 4일치에 실렸다.

연구팀은 “풍뎅이는 곤충 가운데 뒷날개를 펼쳐 비행하고 접어서 땅 위나 물 위를 기어 다니거나 헤엄친다”며 “그동안 풍뎅이 뒷날개의 펼침과 접힘 과정은 몇 가지 원리로 설명돼 왔지만 뒷날개가 완전히 펼쳐지는 원리에 대한 이해는 부족했다”고 설명했다. 연구팀은 이를 밝히기 위해 우선 장수풍뎅이의 날개를 큰 각도의 날갯짓을 일으킬 수 있는 날갯짓 장치에 부착했다. 이 장치를 장수풍뎅이가 날갯짓을 하는 주파수인 38헤르츠(㎐)로 작동시키면서 디지털 고속카메라로 촬영했다. 이를 통해 날갯짓 초반에 접혔던 날개가 공기력과 관성력으로 완전히 펼쳐진다는 것을 알아냈다.

다음으론 장수풍뎅이가 비행 도중에 날갯짓 하는 날개가 수직으로 세워놓은 막대에 부닥치는 경우를 초고속카메라로 촬영했다. 그 결과 장애물이 몸체에 가까운 경우에는 장수풍뎅이가 펼쳐진 다리로 장애물을 붙잡고, 장애물이 안쪽 날개에 부딪히는 경우에는 충돌 뒤 추락하며, 장애물이 바깥쪽 날개에 부딪히는 경우에는 자세를 재조정해 다시 날아간다는 것을 밝혀냈다.

연구팀은 이런 장수풍뎅이의 날개 펼침-접힘 원리를 본따 인공 날개를 제작했다. 이를 곤충모방 날갯짓 비행로봇에 장착한 뒤 비행 실험을 했다. 비행로봇은 장수풍뎅이처럼 안쪽 날개가 장애물과 부딪히면 자세를 잃고 떨어졌지만, 바깥쪽 날개가 비행 중 장애물과 충돌한 경우에는 자세를 유지하면서 계속 날 수 있었다.

박훈철 교수는 “바깥쪽 날개가 장애물과 충동하는 경우 날개가 접히는 부분이 충돌 에너지를 흡수하고, 아주 짧은 시간 안에 다시 바깥쪽 날개가 펼쳐지면서 날갯짓 비행을 계속할 수 있다는 것을 증명했다”며 “날갯짓 비행로봇들이 장애물과 부닥쳐도 비행을 계속해 임무를 완수할 수 있는 가능성을 높였다”고 말했다.

이근영 기자 kylee@hani.co.kr