나비가 펄럭거리는 이유는?

(Why a butterfly flutters by)


당신은 나비의 펄럭거리는 비행 모습으로 인해 나비가 원시적(primitive)이고 비효율적인 비행을 하고 있다고 생각해본 적이 있는가? 나비의 날개는 새(birds)나 비행기의 아름답고 유선형의 날개와 비교해볼 때 공기역학적으로 매우 뒤떨어지는 것처럼 보인다.

단지 10년 전만 하더라도, 공기역학에 관한 통상적인 법칙들은 이들 나비들이 어떻게 날 수 있는지, 그리고 홀로 그렇게 낮은 속도를 뽐내며 날 수 있는지에 대해서 전혀 설명할 수 없었다.1

그러나 지난 10년 동안, 연구자들은 이들 나비들이 공중에서 머물기 위해서 통상적이지 않은(unconventional) 비행 방법으로 그들의 날개를 사용하는 것을 알아냈다. 예를 들면, 한 번의 특유의 펄럭임은 날개의 끝을 따라 나선형의 공기흐름(spiralling airflow, vortex)을 만들고, 이것은 종래의 안정상태 공기역학(steady-state aerodynamics)에서는 설명할 수 없는 약간의 들어올림(lift)을 일으킨다.3


‘바람 터널(wind tunnel)‘ 안에서 붉은 대장 나비의 비행을 촬영한 후에, 연구자들은 이제 간단한 펄럭임이 전 범위(range)의 복잡한 날개 운동(포획물 쫒기, 두 형태의 나선회전, 활발한 또는 활발하지 않은 위로 젖힘, 회전 메커니즘의 사용, 가볍게 양날개를 치고 뻗기 (Weis-Fogh “clap-and-fling”))으로 되어있고, 이것은 더 많은 들어올림을 일으키고 있는 것에 의해서 놀라게 되었다.4 더욱 놀라운 것은 붉은 대장 나비는 연속적인 날개 짓에서 자주 완전히 다른 메커니즘을 사용하였던 것이다.


그래서 이제 원시적이었다고 생각했던 나비의 펄럭임을 이해하게 되었다. 나비는 각 날개 치기를 선회, 퍼덕거림, 펴서날기, 흔들기 등에서 사정에 맞추어 준비된 것을 선택하는 것이었다. 연구자들의 말에 의하면, 나비의 펄럭거림은 무작위적이고 종잡을 수 없는 산만한 흔들기가 아니라는 것이다. 그것은 넓은 날개의 공기역학적 메커니즘에 정통한 결과라는 것이다.4 나비들은 이륙하고, 선회하고, 안정적인 비행을 유지하고, 착륙하는 데에 너무도 숙달되어 있었다.

항공 엔지니어들까지도 이러한 메커니즘을 복사하기를 원하고 있다. 그들은 이것을 스파이 곤충 로봇을 제작하는 데에 응용하고자 한다.5 그러나 곤충들의 비행 능력을 따라잡기에는 아직도 갈 길이 멀다.6


예를 들어, 사람이 만든 비행체의 소프트웨어의 설계에는 수년에 걸친 많은 사람들의 노력과, 그것의 완성을 위한 강력한 컴퓨터 칩(chips)들을 필요로 한다. 비교해서, 한 마리의 파리(fly)의 뇌에 있는 비행 중추는 대략 3,000 개의 뉴런으로 구성되어 있는 것으로 평가되는데, 매우 작은 컴퓨터 신호로 움직이고 있다. 그러나 곤충들은 극도로 빠른 디지털 전자 장비를 갖춘 비행체보다 더 민첩하다.7 그러면 어떻게 곤충들은 여러 곡예비행 능력을 조절하도록 훈련되어졌을까?8 한 논평가는 “만약 엔지니어들이 그것을 일찍이 이해했었다면, 항공공학에 혁명이 있었을 것이다”라고 말했다.7


이 모든 것을 이해하고 있는 한 엔지니어가 계신다. 그 분은 처음에 이 놀라운 비행 방법을 만드셔서 입력시키신 분이시다. 그 분은 하늘과 땅과 바다와 그 안에 있는 모든 것들을 만드신 창조주 하나님이시다.

이 시대의 골리앗을 물리쳐라

하나님의 역사를 보던 세상의 역사를 보던지 그 시대의 영웅은 자신의 앞에 굳게 서있는 골리앗을 무너트리고 정복함으로 탄생을 했다. 영웅은 특별한 사람이 되는 것이 아니라, 바로 자신 앞에 굳게 서있는 골리앗을 정복한 사람인 것이다. 대부분의 사람들이 평범한 사람으로 살아가는 것은 그들의 선조나 가문이 평범한 사람이라서 그런 것이 아니라, 자기 앞에 굳게 서