(3분 읽기)
- 잠자리가 무의식 중에도 직립 비행 자동으로 수행
- 날개가 각각 독립적으로 움직여, 돌풍에 뒤집혀도 중심 잡고 제자리
- 드론 모델 개발에 좋은 본보기

하늘의 곡예사 잠자리 비행
잠자리는 뒤로 뒤집혀도 똑바로 비행 위치로 돌아간다.

곡예 기동 :
잠자리가 돌풍으로 인해 몸이 돌아가면 즉시 반응한다.
공중에서 뒤로 젖히며 똑바로 비행 위치로 자리를 잡는다. 특이한 점은 잠자리가 의식을 잃었을 때도 이 동작을 수행한다는 것이다. 

▲ 이 고속 사진은 비행 기동을 수행하는 잠자리를 보여준다. © Lin Lab / Imperial College London

잠자리는 진정한 비행 예술가다.
그들은 위험에서 도망칠 때 뒤로 날아가고 활공하며 시속 50km까지 달릴 수 있다.
이것은 다른 곤충과 달리 두 쌍의 날개를 서로 독립적으로 움직일 수 있기 때문에 가능하다. 큰 날개 길이는 충분한 양력을 제공한다. 돌아다니는 잠자리가 계절별 비행으로 7천km 이상을 비행할 수 있는 것은 곤충 왕국의 기록이다.

여기 모션 캡처는 비행 기동을 보여준다.

최근 런던 임페리얼 칼리지의 사무엘 파비안(Samuel Fabian)과 그의 동료들은 비행 마스터 잠자리의 도 다른 위업을 발견했다. 그들은 고속 카메라와 동작 추적 기술을 사용해 잠자리를 추적했다. 이를 위해 그들은 20마리의 큰 잠자리(Sympetrum striolatum)의 몸, 머리, 다리, 날개에 작은 마커를 붙였다.

▲ 잠자리하목 군에 속한 Sympetrum striolatum / Author: Loz (L. B. Tettenborn)

할리우드에서 사용되는 CGI 기술과 유사하게 특수 카메라는 이러한 마커의 위치를 ​​기록하고 소프트웨어를 사용해 움직임의 3D 모델을 생성했다.
실험에서 Fabian과 그의 팀은 잠자리가 공중에서 뒤로 떨어질 때 어떻게 행동하는지 관찰했다. 이것은 밀쳐지거나 돌풍으로 잠자리가 있는 자리가 갈라지거나 혹은 비행 중 난기류에 빠질 때 자연에서 발생할 수 있다.

무의식 중에도공중제비

3D 분석 결과 놀라운 사실이 밝혀졌다.
잠자리가 자유 낙하를 감지하면 곧바로 직립 비행 위치로 돌아가기 위해 본능적인 기동을 수행한다. 떨어지는 고양이와는 달리 세로축을 중심으로 회전하지 않고 뒤로 물러난다. 곤충은 거꾸로 쓰러지거나 등을 대거나 잘못된 방향으로 넘어질 때 이 곡예 동작을 수행한다.

흥미로운 것은 잠자리는 추위에 마취돼 있다가 깜짝 놀란 후 거꾸로 떨어졌을 때도 이 백 플립을 했다. 이것은 Fabian과 그의 동료들이 설명하듯이 마스터 조종사 잠자리가 자유 낙하에 본능적으로 그리고 대체로 수동적으로 반응함을 시사한다. 보다 상세한 분석으로 날개 위치와 신체 회전의 조합에 의해 공기가 잘 통하는 회전이 달성된다는 것을 알게 됐다.

▲ 그림 3. 수동적인 공중 자세 회복 및 역학. (a) 활성 (i), 마취 (ii) 및 자세 (iii) 조건에 대한 회복 중간 점 전후의 힘 벡터 및 크기의 방향. (출처: 관련 논문 Dragondrop: a novel passive mechanism for aerial righting in the dragonfly)

드론용 모델

연구원들에 따르면, 잠자리는 인공 비행 물체의 모델 역할도 할 수 있다.
Fabian의 동료 후아이-티 린(Huai-Ti Lin)은 "드론은 난기류에도 불구하고 똑바로 서서 코스를 유지하기 위해 빠르고 능동적인 반응에 의존해야한다"고 말한다. "잠자리 안정화 시스템에 대한 우리의 연구 결과는 엔지니어가 비행을 최적화하기 위한 수동 메커니즘을 개발하고 통합하는 데 도움이 될 수 있다."

왜냐하면 날개가 펄럭이거나 엔진이 출력되지 않고 공중에서 똑바로 세울 수 있는 능력은 많은 에너지를 절약하기 때문이다. "수동적인 안정성은 비행 노력을 줄여주고 이것은 아마도 잠자리에게 이 능력이 발달하도록 했을 것이다"고 Fabian은 말한다. "이러한 수동적 기동을 마스터한 잠자리에게는 에너지를 덜 소비하므로 이점이 있다.“
(Proceedings of the Royal Society B, 20231; doi : 10.1098 / rspb.2020.2676)

출처 : Imperial College London

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]