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하늘을 나는 새를 본떠 만든 항공기는 비행 도중 난기류와 접하면 심하게 흔들린다. 따라서 탑승객들은 안전을 위해 안전띠를 메고 있어야만 한다. 하지만 정작 이런 안전장치가 없는 새들은 특별한 동작으로 난기류를 극복하고 있는 것으로 확인됐다.
영국 옥스퍼드대 동물학 연구팀이 맹금류의 일종인 초원수리(학명: Aquila nipalensis)를 대상으로 비행 중 난기류를 만났을 때의 동작을 확인한 결과, 날개를 몸 아래로 접는 것으로 비행을 안정화하는 것을 확인했다고 영국 왕립학회 학술지인 ‘로열소사이어티 인터페이스 저널’(Journal of the Royal Society Interface) 15일 자로 발표했다.
연구팀은 날개를 좌우로 펼쳤을 때 폭이 1.9m에 이르는 이 맹금류의 몸에 75g밖에 나가지 않는 소형 비행기록계를 설치하는 것으로 이번 연구를 가능하게 했다고 설명했다. 이 장치는 영국 웨일스의 한적한 장소의 상공을 비행하는 초원수리의 위치와 비행 속도, 가속도 등을 측정했고 이와 동시에 연구팀은 지상에서 독수리의 모습을 영상으로 촬영했다.
연구팀이 45차례에 달하는 비행 자료를 조사한 결과, 초원수리는 큰 돌풍을 받고 위로 밀려 올라갔을 때 순간적으로 날개를 몸 아래로 내리는 동작으로 반응하고 있는 것으로 확인됐다.
‘윙 턱’(Wing tuck, 날개 집어넣기)으로 불리는 이 동작은 이전부터 알려져 왔는데 1908년 비행기의 설계를 개선하기 위해 라이트 형제가 새의 비행 모습을 관찰할 때 형인 윌버가 만든 말이라고 한다. 하지만 이런 행동이 새의 비행에 영향을 주는지 아닌지는 지금까지 알려지지 않았다.
연구팀은 관찰 대상인 수리가 45회의 비행 동안 2594번의 윙 턱을 기록했다고 밝혔다. 이 움직임으로 수리는 급강하하는 형태가 되므로 날개에 걸리는 공기 저항을 최소화시키는 것이다. 1차례 윙 턱 동작의 지속 시간은 약 3분의 1초로, 바람이 매우 심한 상황에서는 분당 최대 3회까지 사용하는 것으로 확인됐다.
이번 연구를 이끈 그레이엄 테일러 교수는 “비행기는 난기류와 접하면 전체가 흔들리지만, 새는 날개를 접음으로써 원활하게 날 수 있다”고 말했다.
테일러 교수의 말로는 비행기의 기체는 딱딱하므로 난기류와 만나면 요동치지만 새의 날개는 유연성이 있어 이를 극복할 수 있다. 상승 기류는 새의 날개에 매우 큰 압력을 가하지만 이때 날개를 접는 것으로 압력을 최소화한 뒤 비행을 이어가는 것이다.
초원수리는 매년 중앙아시아에서 아프리카로 상승 기류를 타고 이동하므로 이런 난기류를 극복하는 방법이 중요하다고 한다. 초원수리는 상승 기류를 이용해 힘을 아낄 수 있지만 종종 윙 턱을 사용해가며 비행한다는 것이다.
이에 대해 연구에 참여하지 않은 또 다른 조류 전문가인 런던 왕립수의과대학의 앨런 윌슨 박사는 “최신 기술을 이용한 획기적인 연구”라고 평가하는 한편, 단 한 종의 조류에 대한 연구가 다른 새에도 적용할 수 있는지는 추가 실험이 필요하다고 지적했다.
한편 테일러 교수는 이 기술이 항공기 설계 엔지니어들의 흥미를 끌 수 있다고 말하면서 제트기나 여객기 등의 대형 항공기에 적용될 가능성은 낮지만, 난기류에 약한 초경량 비행기에는 유용한 기술이 될 수 있다며 기대감을 나타냈다.
사진=ⓒ포토리아
윤태희 기자 th20022@seoul.co.kr
