▲ 스탠포드 대학의 데이비드 렌팅 교수팀이 공력플랫폼(AFP)이라는 새로운 장비를 이용해 날아다니는 새와 생체모방 로봇이 비행 중 날개짓을 하면서 만들어내는 상승 공력을 측정했다.

새로운 측정장비는 비행 성능을 더욱 정교하게 측정할 수 있어 소형 무인비행기 드론을 최적화하는데 도움을 줄 것이다.

19일 한국과학기술정보연구원(KISTI) 미리안 글로벌동향 브리핑에 따르면 스탠포드 대학의 데이비드 렌팅 교수팀은 공력플랫폼(AFP: Aerodynamic Force Platform)이라는 새로운 장비를 이용해 날아다니는 새와 생체모방 로봇이 비행 중 날개짓을 하면서 만들어내는 상승 공력을 측정했다고 한다. 지금까지 곤충이나 박쥐, 새에 이르기까지 날개짓을 하는 동물들의 비행 공력은 아직 정확히 이해되지 못했다. 이 연구팀은 새로운 측량 방법을 통해 이 문제에 한걸음 나아갔다. 측정실험은 매달린 로봇과 동물 실험을 기반으로 한 것인데 비선형 힘은 운동역학이나 자유비행 중 공기 흐름을 계산한 것이다.

데이비드 렌팅 교수팀은 기존에는 비행 중 공력을 측정하는 직접적인 방법이 없었는데, 이 교수팀이 섬세한 측정 장치를 이용하여 새가 매 순간 날개짓을 할 때 발생하는 공력이 어떻게 새의 무게를 이기고 비행할 수 있는지를 정확히 측정할 수 있었다고 말한다.

드론 비행 계측장비 활용 이외에도 스탠포드 대학팀의 이번 개발은 비행하는 새의 무게에 대한 수수께끼를 푸는데 도움을 준다고 BBC 뉴스는 보도했다. 새들을 운반하는 컨테이너나 트럭의 무게는 이 안에서 새들이 날아다닐 때 무게의 변화가 발생할까? 미국의 한 TV쇼에서 날고있는 새를 운반하는 트럭의 무게를 측정하였는데 답은 트럭의 무게는 새가 날지 않을 때와 다르지 않다는 것이다. 그러나 스탠포드 연구팀의 이 장비는 다른 답을 내놨다. 즉 새가 날개짓을 할 때 실제 무게는 변한다는 것이다. 렌팅 교수는 새의 날개짓에 따라 트럭의 무게는 늘어나는데 새가 정지 비행할 때 아래로 날개짓을 할 때 두 배의 양력을 발생시키고 위로 날개짓을 할 때는 새의 무게를 지탱할 필요가 없어 힘이 발생하지 않는다고 설명했다.

이 장치는 '저널 오브 더 로얄 소사이어티 인터페이스(Journal of the Royal Society Interface)' 저널에 게재되었으며, 렌팅 교수팀이 어떻게 실험을 하였고 특별히 고안한 챔버에서 한 마리의 새가 날개짓을 할 때 발생하는 미세한 힘을 기록한 것을 설명하고 있다. 이들은 두 마리의 유리앵무새를 훈련시켜 이 새들의 공기역학적 변화의 힘을 측정하였다.

연구자들은 앞으로 이들의 연구결과가 소형 드론의 비행능력을 미세한 수준에서 최적화하는데 활용할 수 있을 것이라며 날아다니는 동물이나 로봇을 방해하지 않으면서 새로운 공력플랫폼(AFP)에서 실험할 수 있다고 말한다.

저널의 저자는 이것을 하나의 상자로 묘사하면서 "이 상자에는 로드셀이 장착되어 있어 닫힌 공간에서 물체 또는 동물이 만드는 불안정한 유체력의 총합을 측정한다"고 설명한다. 이 원리는 뉴턴의 제3법칙에 기반한 것이라 덧붙였다.