헬리콥터 발명에 영감을 준 초당 70회 날갯짓 하는 새

초당 70회를 날개 짓는 놀라운 새가 있다. 벌새는 굉장한 비행 능력을 지녔는데 자유롭게 전진, 후진, 제자리 비행이 가능하며 헬리콥터와 비슷한 방식으로 날개를 움직인다. 오늘날 우리가 이용하는 헬리콥터와 비행기는 벌새의 능력에서 영감을 받아 큰 발전을 이룩했다.

자연에서 배우는 생체 모방의 과학

자연 속 동물들은 인간이 해결하지 못한 과학적 문제들에 대한 해답을 제시해 왔으며, 이러한 동물들의 능력은 과학자들이 공학적 기술을 발전시키는 데 있어 큰 영감을 주었다. 생체 모방 공학(biomimicry)은 바로 자연에서 이러한 기술들을 배워 인간 사회에 적용하는 과학적 방법이다.

하늘을 나는 새들의 비행 능력은 인간이 비행기를 발명하는 데 영감을 주었다. 새들의 날개는 공기역학적으로 매우 효율적이며, 이들의 깃털은 가벼우면서도 튼튼해 비행에 최적화되어 있다. 특히, 새의 뼈 구조는 가벼우면서도 강한 탄성을 지니고 있어, 오늘날의 항공기나 드론 개발에 중요한 연구 주제가 되고 있다.

초당 70회 날개를 퍼덕이는 새의 놀라운 비행 능력

군함새와 같은 대형 새는 매우 큰 날개를 지니고 있음에도 불구하고, 전체 몸무게는 가벼워 긴 시간 동안 날 수 있다. 새의 골격 구조는 내부가 빈 공간으로 이루어져 있어 가벼움을 유지하면서도 강한 내구성을 자랑한다. 이러한 골격 구조는 무인 비행기나 드론을 더욱 가볍고 튼튼하게 만드는 데 중요한 영감을 주고 있다.

실용적인 헬리콥터를 처음 발명한 이고르 시코르스키(Igor Ivanovich Sikorsky, 1889~1972)는 벌새를 이상적인 헬리콥터라고 생각했다. 벌새는 다른 새들과는 달리 나비나 꿀벌 모습으로 나는 새로서, 꽃에서 꿀을 빠는 동안 그들은 공중에서 한자리에 머문 상태로 날개를 퍼덕인다. 벌새는 남반구에만 살기 때문에 북반구에 사는 우리와는 친숙하지 못하다. 벌새는 대개 크기가 아주 작다. 가장 소형인 꿀벌벌새는 몸길이가 5.5㎝에 불과한 나방 크기에 불과하다.

벌새는 놀라운 비행 능력을 지닌 새로, 자유롭게 전진, 후진, 제자리 비행이 가능하며, 헬리콥터의 회전 날개와 비슷한 방식으로 날개를 움직인다. 벌새는 초당 50~70회 날개를 퍼덕일 수 있는데, 이 능력은 헬리콥터와 같은 비행 기계의 발전에 큰 영향을 주었다. 이 속도는 어떤 다른 새보다 몇 배나 빠르다. 이를 유지하기 위해 엄청난 에너지가 필요해서 벌새는 자기 체중의 두 배나 되는 양의 식사를 해야 할 것이라고 한다.

“벌새처럼 떠 있으려면 땀을 45kg는 흘려야……”

또한 벌새처럼 고속으로 공중에 떠 있으면서 에너지를 소모한다면 체온이 너무 높아질 것이고 이를 식히기 위해 땀을 흘려야 할 것이다. 예를 들어 사람이 벌새처럼 운동하려면 체온을 100℃ 이하로 유지시킨다 해도 1시간에 45kg의 땀을 흘려야 한다고 한다. 이처럼 벌새는 아직 과학자들이 밝혀내지 못한 신진대사 방법과 체온 냉각 기법을 사용하고 있다.

이와 같이 자연 속에는 각종 과학 원리가 숨어들어 있다. 지금까지 인류는 그 원리를 밝혀내 발전을 거듭해 왔다. 벌새의 신진대사 능력처럼 아직 밝혀지지 않은 문제는 앞으로의 기술 발전에 중요한 단서를 제공할 것이다.