안녕하세요! @whatwelivefor 입니다.
최근에는 책을 읽고 많이 포스팅을 했었는데요. 지독한 감기에 걸려서 며칠 째 책을 제대로 읽지못했어요! 약을 독하게 주셨는지 정말 먹으면 졸리기만하더라고요 흑흑..

그래서 오늘의 포스팅은 평소에 관심있던 드론에 관한 이야기를 하고싶습니다.
제가 드론에 관심을 갖게된건 학생시절 매니아워크샾이라는 단체에 들어가 원하는 모든 장난감(?) 을 체험할 수 있게 되면서였습니다.

먼저 비행기의 원리에 대한 이야기를 해봅니다.

공대분들은 많이 알고들 계실 수 있는 베르누이의 원리죠!
비행기가 활주로를 달리면서 빠른 속도에 의해 양날개에 양력을 발생시키는 원리인데요.

간단한 설명을 덧붙이자면 위의 사진에 파란덩어리 부분을 날개라고하면 비행기가 달리기 시작하면서 위아래로 공기의 흐름이 나뉘게 되는데요. 이 때 비행기날개의 모양에 따라 위의 공기는 아래공기보다 빠르게 움직이게됩니다. 이는 베르누이의 원리에 따라 같은 양의 공기가 위아래로 나뉘면 일정시간이 흐른뒤에도 같은 양이 동일한 위치에 있어야 된다는 이론에서 시작합니다. 즉 더 긴 공간을 이동한 공기와 더 짧은 공간을 이동한 공기가 결국 만나는 지점에서는 같은 양이라는 것입니다. 하지만 그 긴공간을 같은 시간에 같은 양으로 통과하기 위해서는 더 빠른 속도로 이동하게 됩니다. 즉 밀도측면에서 바라보면 빠른 공기는 낮은 압력을 갖게되고 상대적으로 느린 공기는 높은 압력을 갖게됩니다.

그림의 칸막이가 치워지면 수위가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 물이 흘러가듯이 공기압도 고압에서 저압으로 이동하는 현상이 벌어지게됩니다. 이에 따라 자연스레 양력이 발생하여 비행기가 위로 뜨게 되는겁니다! 하지만 날개에 의한 양력이 생기듯이 비행기가 빠른 속도로 전진하면 기체의 여러부분에 공기가 부딪혀서 생기는 공기저항이 생기게됩니다. 이에따라 비행기는 전진을 위한 프로펠러나 제트의 추력이 필요합니다. 결국 추력이 공기저항 보다 커야만 위로 상승하게 되는 효과를 가져올 수 있습니다.

헬리콥터와 드론도 베르누이의 원리가 적용되어 날 수 있는 것 입니다. 여기까지 읽었을 때 느낌이오시는지요!?? 결국 헬리콥터와 드론, 비행기 모두 공기저항을 이길만큼의 추력이 필요하다는 사실입니다. 결국 이는 우리에게 소음을 가져오기도하죠. 그래서 오늘의 포스팅에서 말하고자하는!! 나비드론이 나오게됩니다. 모두들 Biomimetics 라는 말을 들어보셨나요? 생체모방을 뜻하는 단어로 자연에서 볼 수 있는 디자인적 요소나 생물체들의 특성을 연구하고 흉내나 모방을 하여 인류가 당면한 과제를 해결해나가는 학문이라고 볼 수 있습니다. 1500년대에 태어나 처음 비행기에 대한 기본적인 원리와 구조를 생각한 레오나르도 다빈치도 날아가는 새를 관찰하며 아이디어를 얻었다고 하죠.

나비드론

결국 추력을 위해 소음이 동반되기 때문에 공학자들은 소음이 없는 드론을 개발하게됩니다.

독일 기업 페스토가 발표한 나비드론 입니다.

그럼 나비가 날 수 있는 이유에 대해서 설명해보겠습니다!

우선 10년 전만 하더라도 나비의 움직임이 공기역학적으로는 굉장히 비효율적이고 일반적이지 않다고 알려져있었습니다. 나비는 벌처럼 직선으로 날지않고 펄럭펄럭(?)대면서 날기 때문이죠. 하지만 특유의 펄럭임이 선형의 공기흐름을 만들고 기존의 공기역학으로 설명이 불가능한 리프트 현상을 일으킨다고 합니다.

기존의 공기역학으로는 나비의 움직임이 비효율이라고 간주..
가스통 바슐라르 '너무 아름답고 큰 양 날개는 나비로 하여금 날지 못하게 방해나 하게 될 뿐이다.'

하지만

나비의 입장에선 굉장히 잔인한 실험을 통해 나비의 움직임에 대한 연구가 다시 진행됐다고 합니다. 과학자들은 나비의 앞날개 2장을 떼고 날게해보고 뒷날개 2장을 떼고 날게 하면서 이를 비교분석합니다. 먼저 앞날개가 없이는 날지못하였지만 뒷날개만 떼인 나비들은 잘 날더라는겁니다!

하지만 미국의 한 박사가 배추흰나비와 집사나방의 비행궤적에 대한 3차원비디오분석을 통해 진실을 밝혀내게됩니다. 이는 뒷날개가 없자 속도가 변화하게 되고 특유의 현란함이 줄어드는 경향을 보였다는 것이죠.

동아사이언스

이로서 나비의 날개에 대한 연구가 새로운 국면을 맞이하게 됐습니다. 뒷날개가 없어도 운전이 가능했던 나비지만 실제로 현란한 움직임 즉 박쥐와 새의 먹이가 되지않기 위해서는 뒷날개가 필수적이라는 것이죠. 보통 새들은 공중에서 먹이의 비행 궤적을 예측해 돌진하지만 나비는 자유자재로 비행방향과 속도를 바꿀 수 있다는 장점이 있는 것입니다. 나비는 3가지 방법으로 양력을 만드는데 날개의 앞쪽 윗부분에 소용돌이가 형성되어 압력을 낮추는 전단와류 현상, 양 날개를 치고 뻗는 방법, 위로 날갯짓을 하여 소용돌이를 일으키는 방법이라고 합니다.

결국 나비의 움직임이 비효율적인 비행이 아니라 능숙하고 다양한 곤충들이 사용하는 여러 기술을 두루섭렵하여 날고 있다는 사실이 이렇게 입증됐다고 합니다!

이 원리가 위의 사진의 드론에 적용되게되면 몰래 녹화나 녹음기능이 가능한 스파이캠이 나오고 유리창에서 누군가를 감시하는 일로 사용될 수도 있겠네요. 소음이 없다보니 군용으로도 많이 사용이 가능해보입니다. 더 이상 한강에서도 시끄러운 소리를 듣지않아도 되고요. 곤충전공은 아니다보니 두서없이 흥미를 가지고 여기저기 찾아보면서 글을 썼는데요, 최근에 많이 활동을 하지 못하고 있는 것 같아서 조금 아쉽네요! 하지만 이번 주말에는 여행이 계획되어 있으므로 여행에 관한 포스팅을 올리게 될 수도?? 있을 것 같네요!! ㅎㅎ

어제부터 다시 스팀달러가 조금 오르는 현상을 보았는데 꾸준히 오르는 기염을 좀 토해라 제발!!
그럼 다음에 또 뵙겠습니다. ㅎㅎㅎ