암모나이트(ammonite)는 고생대와 중생대에 지구상에 생존했던 해양 동물이다. 달팽이 모양의 나선형 껍질을 갖고 있지만 연체동물에 속한다. 고생물학자들은 조개껍질과 같은 딱딱한 껍질을 갖고 있는 고대의 두족류 동물들이 물 속에서 어떻게 이동했는지에 관한 유체역학을 연구하고 있다.

오늘날 두족류는 문어나 오징어 등을 포함하고 있는데, 두족류 가운데선 유일하게 앵무조개만이 몸 외부에 껍질을 갖고 있다. 오랜 과거에는 껍질을 갖고 있는 많은 두족류들이 지구상에 존재했는데, 이 가운데 많은 종들이 멸종했다. 앵무조개는 오랜 시간을 견뎌 지금까지 지구상에 생존하고 있다.

美유타대 연구진은 과거 껍질을 갖고 있는 두족류 동물들이 물속에서 어떻게 자유롭게 움직였는지 알기위해 로봇 암모나이트를 만들어 실험을 했다. 유타대 연구진은 공룡과 동시대의 해양동물인 암모나이트의 모양과 동작을 재현한 로봇을 3D 프린터로 제작했다.

연구진은 로봇 암모나이트를 이용해 조개껍질 모양이 암모나이트의 유영 능력에 어떤 영향을 미치는지에 대해 연구했다. 그들은 물속에서의 '안정성'과 '기동성' 사이의 절충점(trade-off)을 발견했고, 암모나이트 껍질의 진화가 단일의 최상의 디자인으로 수렴되기 보다는 다른 장점을 위해 다른 디자인을 탐구하는 방식으로 진화했다고 지적했다. 유타대 박사후 연구원인 데이비드 피터맨은 “이같은 결과는 최적의 단일한 껍질 형태가 없다는 점을 보여준다"고 말했다.

이번 연구는 국립과학재단(NSF)의 지원을 받아 이뤄졌으며 전문 저널인 ’사이언티픽 리포트‘에 게재됐다.

연구팀은 이번에 3가지 형태의 껍질 모양을 갖고 있는 로봇 암모나이트를 제작해 실험했다. 이들 로봇 암모나이트는 현대의 앵무조개의 모양을 기반으로 제작됐으며, 고대 암모나이트 껍질에 가깝게 변형시켰다. 이어 수영장에 카메라와 조명을 설치하고 물속에서 로봇 암노나이트를 풀어 위치를 추적하고 움직임을 관찰했다. 연구팀은 특정 껍질의 모양이 유체학적으로 ’열등한’ 것으로 간주돼 로봇 암모나이트의 움직임을 제한한다고 지적했다. 하지만 유체학적으로 열등하더라도 물속에서 움직이지 않고 표류하는 것은 아니라는 점을 발견했다고 덧붙였다.

연구팀은 껍질 디자인의 거의 모든 변형이 화석 기록의 특정 시점에 반복적으로 나타나며, 다른 모양들이 다른 이점을 제공한다는 것을 보여준다고 말했다. 이동속도와 같은 단일 기준이 유일한 지표는 아니라는 것이다.