지난주 국제학술지 《과학》 표지에는 두 날개를 퍼덕이면서 수면 우로 솟아오르는 로보트의 모습이 담겼다. 형태 변화 없이도 물속을 헤염치다가 공중으로 리륙해 비행할 수 있다.

미국 매사추세츠공대 기계공학과 주페레 교수팀은 같은 날개로 물속을 헤염치고 공중도 날 수 있는 로보트를 개발하고 연구결과를 일전 《과학》에 공개했다.

약 100종의 조류는 날개로 공중 비행과 수중 추진을 모두 수행할 수 있는 것으로 알려졌다. 물은 공기보다 밀도가 약 1000배 높아 서로 다른 환경에 적합한 힘과 날개짓이 필요하다.

연구팀은 무게 250그람의 류선형 몸체에 유연한 막 형태의 날개 한쌍과 움직이는 꼬리를 장착한 방수형 무선 로보트를 제작했다. 이후 날개의 크기와 유연성, 날개짓 속도, 꼬리 위치를 바꿔가며 공중 비행과 수중 이동, 물에서 공기로 전환할 때의 성능을 측정했다.

실험 결과 날개를 복잡하게 접는 장치가 없어도 날개의 크기와 유연성, 날개짓 속도를 적절히 조합하면 공중과 수중을 모두 이동할 수 있었다.

날개가 작으면 물속 이동이 빨라지긴 한다. 하지만 에너지 능률은 개선되지 않았다. 잠수 조류가 날개 면적을 줄이는 리유는 에너지 절약보다 방향 전환과 먹이 추적 능력을 높이기 위한 것일 가능성이 제시됐다.

너무 뻣뻣하거나 부드러운 날개보다 중간 정도로 유연한 날개가 수중 추진력을 높이면서 공중 비행에 필요한 양력도 충분히 만들어 전체 성능이 가장 우수했다. 에너지 소비량을 비교한 결과 장거리를 이동할 때는 계속 물속에서 헤염치는 것보다 수면 밖으로 나와 비행하는편이 능률적이였다.

개발된 로보트는 기존 이동수단으로는 접근하기 어려웠던 장소에 도달해 수질을 감시하거나 기반시설을 점검하는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 “연구성과가 잠수 조류의 이동 원리를 연구하는 실물 모델이자 호수·해양 조사와 생태계 감시, 연안 관리에 활용할 수 있는 수륙 량용 로보트의 기반이 될 수 있을 것”이라고 설명했다. 

외신