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사소한 자연 속에도 과학이 있다: 100㎞ 날아가는 민들레 씨의 비결
2018년 12월 19일
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인간은 항상 자연의 신비를 모방하며 살아간다.
엉겅퀴 갈고리를 따라한 벨크로(Velcro),
박쥐의 음파탐지를 따라한 소나(Sonar) 등…
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최근에는 민들레 씨앗의 놀라운 움직임이 주목받고 있다.
별 볼일 없어 보이는 민들레 씨앗은 바람을 타고
멀리는 100㎞ 넘게 날아가는 놀라운 능력을 가지고 있다.
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어떻게 이런 일이 가능할까?
최근 뉴욕타임즈, 네이처 등의 보도에 따르면
이는 민들레 씨앗이 만들어 내는
특별한 소용돌이 덕분이다.
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영국 에든버러대
카알 커민스 교수 연구팀은
최근 민들레 씨앗의 비행에 얽힌
비밀을 밝혀냈다.
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연구팀은 비밀을 밝히기 위해 특수한 실험 장치를 고안했다.
이들은 바람을 일으키는 작은 풍동(wind tunnel)을 장치하고,
씨앗을 바람에 떠다니게 하며 떨어지는 상황을 흉내내 보았다.
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그리고 고속촬영 카메라로
씨앗이 보여주는 움직임을 정밀하게 관찰했다.
공기의 흐름을 파악하기 위해
미세한 입자들을 뿌리기도 했다.
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그 결과, 여태껏 보지 못했던
독특한 모습의 소용돌이를 발견할 수 있었다.
연구팀은 이 소용돌이를
분리된 소용돌이 고리(separated vortex ring)라
불렀다.
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단어 그대로, 소용돌이 고리는
민들레의 갓털(pappus)과 일정한 거리를 두고 있었다.
연구팀에 따르면 갓털 살짝 위에 생기는 이 고리는
공기가 갓털 사이를 지나면서 만들어지는 것으로,
흐름이 일정한 안정적인 상태를 유지했다.
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연구팀에 따르면 이 고리가 만들어 내는 공기흐름으로 인해,
갓털 아래쪽과 위쪽 간 압력 차이가 생기게 된다.
그런데 공기는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동한다.
이 과정에서 일종의 공기저항이 생긴다는 것.
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이것이 바로 민들레 씨앗 비행의 비결이다.
연구팀은 이 고리가 항력(drag)을 증가시켜
마치 낙하산을 편 것처럼
민들레 씨앗이 떨어지는 것을 막아준다고 설명했다.
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연구팀은 민들레 씨앗을 정교하게 흉내낸 실리콘 원반을 통해
갓털의 다공성(porosity; 기공의 밀집한 정도)을 조절해 보기도 했다.
그 결과 실제 민들레 씨앗이 가지는 만큼의 다공성이
최선의 결과임을 알 수 있었다.
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이는 민들레 씨앗처럼 작고 가벼운 물체의 비행에 얽힌
과학적 원리를 밝혀주는 것이다.
연구팀은 이번 발견이 초소형 드론 등에
활용될 수 있을 것으로 보고 있다.
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말 그대로 바람 불면 날아가 버리는 민들레지만,
그 비행에는 절묘한 물리법칙이 숨어 있었다.
이번 연구는 하찮아 보이는 그 어느 것에도 나름의 법칙과 질서가 존재한다는,
자연의 위대함을 알려주는 것이라 할 수 있겠다.
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