[사이언스샷] 물속에 나타난 해리 포터의 날개 공, 바다의 나비

영화 ‘해리포터’에서 마법 학교 학생들은 지팡이를 타고 날개를 가진 공을 잡으려고 퀴디치 경기를 치렀다. 해리 포터 이렇게 캬찌子를 사용하던 날개의 공의 바다에 나타났다. 둥근 껍질의 양쪽에있는 날개가 움직이는 나비처럼 유유히 水上る. 모습 그대로의 이름도 「바다의 나비 (sea butterfly) ‘로 불리는 바다 달팽이이다.

미국 사우스 플로리다 대 기계 공학 데이비드 머피 교수는 지난 7 일 (현지 시간) 국제 학술지 인 ‘첨단 해양 과학 “에”고속 촬영을 통해 바다의 나비 껍질의 크기와 모양에 따라 다양한 형식에서 수영 사실을 확인했다 “고 밝혔다. 연구자들은 바다의 나비 연구가 기후 변화에 영향을 미치는 해양 탄소 순환을 이해하는 데 도움이 될 것이라고했다. 바다의 나비를 이용한 수중 로봇도 개발할 수있다.

◇ 껍질의 모양에 따라 수영 속도 변화

바다의 나비는 유 가쿠 바이크 족 크루 (유 殼翼 다리 류)로 분류되는 연체 동물이다. 껍질이 날개 모양의 다리를 가지고 있다는 뜻이다. 이 작은 동물은 낮에는 천적을 피해 바다 밑바닥에 숨어 있지만, 밤이되면 날개를 퍼덕 수면에 50~300 씩 올라 먹이를 잡는다. 바다는 이러한 바다 달팽이가 수십억 마리가 살고 실험실에서 키우면 며칠 밖에 살지 않고 어떻게 이동 하는지를 연구하는 것이 어려웠다.

머피 교수는 공학 및 생물학에서 연구원을 세우고 2017~ 2019 년 바하마에서 9 종의 바다 달팽이를 채집했다. 길이는 0.9~13.1㎜였다. 대부분의 바다 나비 였지만, 친척 뻘되는 무 가쿠 바이크 족 크루, 즉 껍질없이 날개 다리에서 수영 종류도 있었다. 무 가쿠 바이크 족 크루는 바다의 천사 (sea angel)으로 불리고, 이름이주는 이미지와는 달리, 친척의 바다 나비를 먹는 육식 동물이다.

연구팀은 바다 달팽이를 수조에 넣어 고속 카메라로 촬영했다. 이 영상을 잠수정이나 항공기의 움직임을 연구하는 유체 역학적으로 분석 한 결과, 바다의 나비는 몸의 크기와 모양에 따라, 유영 속도와 모양이 다른 것을 알아 냈다.

바다의 나비는 모든 수면에 오를 때 톱니 모양으로 나선형을 그린다. 초속 12~114㎜에 상승하기 때문에 1 초에 몸길이의 1-24 배까지 이동하게된다. 사람으로 치면 초속 40에서 수영에 해당하는 엄청난 속도이다. 한편 내려 때 거의 수직으로 비슷한 속도를 낸다.

바다의 나비 안 등 껍질이 비행기의 날개처럼 유선형으로 긴 종이 가장 빨리 잠에 올랐다. 퀴디치 공처럼 나선형 원형 등 껍질을 가진 바다의 나비는 가장 속도가 느렸다. 머피 교수는 “크기도 작고, 체 표면적도 크게 물의 점도를 이겨낼 수 없다”고 설명했다.

◇ 생태계 보전 및 로봇 개발에 도움

점도는 유체가 흐르지 않도록 저항하는 성질이다. 유선형 등의 피부는 물의 흐름을 좋게 썰어 극복스러운 둥근 등의 피부는 점도의 영향을 더 크게받을 것이다. 연구자들은 바다의 나비가 바다의 바닥에 내릴 때 등의 껍질을 행글라이더처럼 활용하여 속도를 느리게한다는 사실도 밝혔다.

바다의 나비 연구 결과는 해양 생태계의 보전에 유용한 자료가된다. 바다 달팽이는 이산화탄소와 같은 온실 가스의 순환에 중요한 역할을합니다. 전 세계의 탄산염의 12 ~ 13 %가 바다 달팽이의 껍질을 이루는 탄산 칼슘의 형태로 깊은 바다에 가라 앉는다. 껍질이 녹 으면 다시 바다에 탄소의 이동이 일어난다. 바다의 나비의 이동 형태를 알 바다의 탄소 순환에 더 잘 이해할 수있다.

또한 바다의 나비의 우아한 움직임은 수중 로봇 개발에도 적용 할 수있다. 실제로 머피 교수의 연구 그룹은 여러 동물을 모방하여 바다와 하늘을 이동하는 소형 로봇을 개발하고있다.