지구에 사는 생물들은, 살아남기 위해 그 구조와 기능을 특화시켜왔다. 인간이 그것으로부터 영감을 얻어 새로운 과학 기술을 개발하는 것을 "바이오미메틱스"라고 말한다.
그리고 이번, 차세대 비행 머신의 모델이 개발 된 것같다.
새는 하늘을 날 때, 날개를 활짝 펴거나 닫으면서, 그 형태를 바꾸고있다. 날씬하게 잘빠진 드론보다 기민하게 날수있는 것은 이러한 가변 날개가있는 덕분이다.
미국 스탠포드 대학의 연구 그룹은, 날개의 개폐를 제어하는 비둘기의 관절을 흉내 내보기로했는데, 이렇게해서 탄생한 것이 "피죤봇(PigeonBot)"이다.
- 비둘기의 신체 구조를 참고
엔지니어이며 생물 학자이기도 한 데이비드 렌팅크 씨 등은, 이미 죽은 비둘기의 날개를 참고로 피죤봇의 개발에 임했다. 이것을 구부리거나 펴거나하여 비둘기가 날개 모양을 어떻게 변화시키고 있는지를 분석.
그리고, 인간으로치면 "손목"과 "손가락"의 관절을 구부리고 기지개를 펴는것으로, 날개의 방향을 제어하고, 날개의 모양을 결정하는 것을 밝혀냈다.
이 연구 결과에 따라 만들어진 것이, 진짜 비둘기의 날개를 심은것이 피죤봇이다. 물론, 손목과 손가락 부분은, 비둘기의 사체를 자세히 관찰하여 밝혀진 가변 날개기구를 재현 한 것이다.
렌팅크 씨는 피죤봇에 의해 지금까지 불가능했던 새처럼 날개 제어가 가능하게되었다고한다.
- 동물 실험을 하지않고 새의 몸의 구조를 해명
피죤봇을 사용하면, 절대로 살아있는 비둘기를 실험대에 올리지않고, 새의 비행 구조의 자세한 내용을 해명 할 수있다.
예를 들어, 애완 동물로 2마리의 새를 사육하고있는 렌팅크 씨는, 비둘기가 회전 할 때 좌우의 두 손을 구부리고있는 것은 아닐까?라고 줄곧 생각하고 있었다고한다.
그래서, 실제로 피죤봇으로 시험해보고, 한쪽 손을 구부리는 것만으로 턴을 결정할 수있는 것으로 나타났다고한다.
이것은 비행하는 새가 손만으로 몸을 컨트롤 할 수있는 가능성을 보여주는 첫 과학적 증거이기도하다.
- 비둘기의 날개가 흩어지지 않는 이유는 무엇?
또 다른 실험에서는, 또 하나의 수수께끼가 해명되었다. 그것은 날개를 폈을 때 날개가 흩어지지않고 모아지는 이유는 무엇일까? 라는 의문이다.
실험에서는, 피죤봇의 날개를 이용하여 겹치는 날개를 재현 해 보았다. 여기에서 밝혀진 것은, 날개를 펼칠 때, 2장의 날개는 처음에는 쉽게 슬라이드 하지만, 도중에 서로 걸린다는 것이었다.
전자 현미경이나 X선 현미경으로 조사해 보았는데, 날개의 상단에서 작은 갈고리 같은것이 튀어 나와 있으며, 그것은 또 하나의 날개의 아래쪽에 걸리는 것을 발견. 렌팅크 씨는 "지향성의 매직 테이프"가 날개가 하나로 뭉치는 비밀인것으로 나타났다는 것.
실제로, 걸리지 않도록 날개를 늘어놓은 피죤봇을 날려보면, 날개와 깃털에 틈이 생기게 되어버려, 안정성이 저하되는 것이 확인되었다고한다.
피죤봇은 조류의 비행 능력을 밝혀 줄뿐만 아니라, 새로운 바이오미메틱스를 가져다 줄지도 모른다. 미래의 드론은 의외로 조류형이 주류를 이루게될지도....
이 연구는 "Science Robotics"에 게재되었다.