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물고기, ‘칼군무’로 에너지 비축한다

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물고기, ‘칼군무’로 에너지 비축한다

2020.12.01 08:38
독일 막스플랑크 동물행동연구소 소장이 이끄는 국제 공동연구팀이 실험에 사용한 로봇 물고기. 딱딱한 머리 부분과 유연하게 움직일 수 있는 몸 뒷부분으로 구성돼 있으며
독일 막스플랑크 동물행동연구소 소장이 이끄는 국제 공동연구팀이 실험에 사용한 로봇 물고기. 딱딱한 머리 부분과 유연하게 움직일 수 있는 몸 뒷부분으로 구성돼 있으며

물고기는 떼를 지어 움직인다. 그동안은 이런 행동이 물고기가 헤엄치는 데 쓰는 에너지를 아끼기 위해서라고 추측했으나 정확한 이유를 알진 못했다. 그런데 최근 물고기 떼의 움직임을 로봇물고기로 분석한 연구결과가 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 10월 26일자에 실렸다.   


독일 막스플랑크 동물행동연구소 등 국제 공동연구팀은 물고기처럼 헤엄치는 생체모방로봇을 이용해 물고기가 떼 지어 헤엄치는 모습을 재현했다. 연구팀은 로봇이 혼자 헤엄칠 때와 쌍으로 헤엄칠 때 형성되는 소용돌이와 로봇의 에너지 소비량을 각각 측정해 비교했다. 로봇물고기의 에너지 소비량은 움직일 때 소비되는 전력량을 통해 쉽게 계산할 수 있다. 

 

 

 

측정 결과, 쌍으로 헤엄칠 때 뒤따르는 물고기의 에너지 소비량이 두 물고기 사이의 거리와 위상에 따라 최대 13.4%까지 차이가 났다. 뒤따라 헤엄치는 로봇물고기가 앞서가는 물고기 꼬리가 만들어 낸 소용돌이에 움직임을 맞춰 이동하면 에너지 소비량이 줄어들었기 때문이다. 


연구팀은 실제 물고기도 같은 전략을 사용하는지 금붕어 실험으로 알아봤다. 금붕어가 눈과 몸통 양쪽의 촉각기관(측선)으로 서로의 움직임을 확인한다는 사실을 바탕으로, 금붕어가 헤엄칠 때에도 뒤따라가는 물고기가 앞서가는 물고기가 만든 소용돌이에 움직임을 맞추는지 확인했다. 그 결과, 금붕어들은 앞서간 금붕어가 만들어낸 소용돌이에 따라 움직임을 조절해 에너지를 최대 15% 절약할 수 있었다. 


이언 쿠진 막스플랑크 동물행동연구소 소장은 “물고기가 이웃과 헤엄 방식을 맞춰 유체의 흐름을 활용한다는 것은 로봇 실험 전에는 결코 알 수 없었던 결과”라고 말했다. doi: 10.1038/s41467-020-19086-0

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