일본산업뉴스요약

'펭귄의 날개' 장치, 추진 자유자재
도쿄공업대학, 항만 점검과 해양 조사에

도쿄공업대학의 다나카(田中) 교수 연구팀은 펭귄의 수영법을 참고해서 물을 헤치고 추진하는 날개형 장치를 개발했다. 스크루보다도 속도나 방향이 빠르게 변한다. 생물 등을 훼손시킬 위험성이 적어 항만 점검 작업이나 해양 조사에 활용할 수 있을 것으로 전망한다. 앞으로 수영법의 상세한 분석을 통해 날개 동작을 개량할 예정이다. 2020년에 추진 장치를 탑재한 펭귄 모양의 수중 드론을 제작해 동작을 검증할 계획이다.

수중 조사 등에 이용되는 잠수기는 일반적으로 스크루를 사용해 추진한다. 직선에서의 추진 효율은 뛰어나지만 복잡한 움직임은 불가능하다. 흐름이 격하거나 속으로 들어간 곳이 많은 구조물에는 부적합했다. 생물이나 수중의 망 등을 망가뜨릴 위험도 있다.

다나카 교수 연구팀은 수중에서 급가속이나 급선회를 할 수 있는 펭귄에 주목했다. 날개 움직임을 재현할 수 있다면 스크루로는 동작이 어려운 수중 환경에도 대응할 수 있을 것으로 생각했다.

펭귄이 수영하는 메커니즘에는 아직 해명되지 않은 부분이 많다. 복잡한 날개의 움직임을 분석하기 위해 다나카 교수 연구팀은 16년부터 나가사키 펭귄수족관에서 관찰을 계속했다. 펭귄 중에서도 수영이 빠른 젠투 펭귄의 몸에 표식을 달아 급가속이나 급선회 모습을 촬영, 3차원의 움직임을 해석했다.

그 결과 펭귄의 날개 움직임은 ‘날갯짓 크기’ ‘날개를 움직이는 방향’ ‘날개의 비틀기 정도’의 3종류를 변화시킴으로써 재현할 수 있다는 것을 발견했다. 이것들을 동시에 움직일 수 있는 장치를 시작(試作)했다.

수조 내에 수류를 만들어 날개 모양의 장치를 다양하게 움직여 추진 속도가 어떻게 변하는지 실험했다. 날갯짓을 하게 하는 것보다 비틀어서 움직이는 것이 추진력이 6배가 되는 것을 발견했다.

다나카 교수 연구팀은 항만이나 선박의 보수 점검 작업에 활용할 수 있다고 전망한다. 스크루로는 망 등 구조물을 빨아들여 고장이 날 위험이 있기 때문에 인력에 의존할 필요가 있지만 다이버가 사고를 당할 위험성이 있다. 날개형 추진 장치를 사용한 드론이라면 인력에 의존하지 않고 안전하게 작업할 수 있을 가능성이 있다고 한다.

다나카 교수는 “얕은 바다에서의 해양 환경 조사에도 적합하다”라고 말한다. 얕은 부분에서는 심해보다도 흐름이 강하고 변화도 심하기 때문에 급격한 움직임이 가능한 추진 장치가 효율적일 가능성이 있다고 한다. 주변 생물을 훼손할 위험이 낮다는 점도 이점이다.

20년에는 날개를 좌우에 장착한 펭귄형 드론을 제작해 수중에서의 동작성을 검증할 계획이다. 날개와 본체와의 접속부의 방수나 수압을 어떻게 대처할지 등이 과제다.

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