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철새 왜 ‘V자 비행’ 할까?


철새 왜 ‘V자 비행’ 할까?


이영완 기자
2001년 10월 23일 puset@donga.com


북반구에 겨울이 다가오면서 철새들의 여행준비가 한창인 요
즘 철새의 장거리 여행 비결이 과학자들의 실험을 통해 밝혀졌다. 장거리 여행 중 에너지를 효율
적으로 쓰기 위해서는 연료인 지방을 몸에 가득 채우고, V자 편대비행을 해야 한다는 사실이 18
일자 ‘네이처’에 발표된 두 편의 논문에서 밝혀졌다.

▽무거울수록 도요새 에너지 효율 높다= 스웨덴 룬트대학의 안데르스 크비시트 교수 연구
팀은 시베리아에서 아프리카까지 4000㎞에 이르는 거리를 이동하는 붉은가슴도요새를 대상으로
몸무게와 운동 에너지의 상관관계에 대해 실험했다. 도요새는 장거리 이동을 준비할 때 몸무게
가 거의 두 배가 된다.

그 결과 몸무게가 늘어난 만큼 비행에 힘이 더 들지 모른다는 우려가 깨끗이 불식됐다. 즉 몸무
게가 늘어난 것에 비례해 운동 에너지를 사용한 것은 아니었다. 말하자면 도요새는 연료를 싣는
데 추가 비용 부담이 없는 셈. 이번 연구결과는 18일자 ‘네이처’에 발표됐다.

실험은 몸무게가 서로 다른 도요새를 풍동실험장치에 넣고 6∼10시간 동안 같은 속도로 날도록
한 뒤 방사성동위원소로 혈액의 산소 및 이산화탄소 농도를 측정해 에너지 대사량을 조사하는 식
으로 진행됐다.

철새들이 장거리 비행을 하기 전 체내 지방을 축적한다는 것은 이미 알려진 사실. 반면 몸무게
가 많은 새들이 날기 위해서는 훨씬 많은 힘이 필요하므로 지방의 축적에는 한계가 있다는 것이
이제까지의 항공역학 연구의 결론이었다. 19세기 독일의 물리학자인 헬름홀츠는 ‘날개에 작용하
는 하중은 체중의 세제곱근에 비례한다’고 주장하기도 했다. 그러나 아직까지 몸무게와 운동 에
너지의 상관관계에 대한 정확한 실험이 시행된 적은 없었다.

몸무게가 무거울수록 에너지 효율
성이 높아지는 붉은가슴도요새(위)와 V자 편대비행으로 전체의 에너지 소모를 줄이는 펠리
컨.

▽함께 날수록 힘은 덜 들어= 철새들의 또 다른 전략은 V자 편
대 비행. 실험 결과 홀로 날아가는 새들에 비해 에너지를 11∼14% 덜 소비하는 것으로 나타났
다. 프랑스 국립과학연구소의 앙리 위메르스커크 박사 연구팀은 모터보트와 초경량항공기를 따라
가도록 훈련시킨 펠리컨들을 대상으로 심장박동수와 날갯짓의 횟수를 조사했다.

연구팀은 혼자 나는 펠리컨보다 V자 대형을 지어 나는 펠리컨들이 날갯짓을 덜하고 심장박동수
도 낮다는 사실을 밝혀냈다. 이 경우 날갯짓을 하지 않고 상승기류만을 타는 활강비행시간도 더
길었다. 또한 V자 대형에서 뒤로 갈수록 날갯짓 횟수와 심장박동수도 낮았다. 이는 앞에 날아가
는 새가 형성한 상승기류를 뒤를 따르는 새들이 이용하기 때문으로 분석됐다.

이제까지 철새의 V자 편대비행에 대해 항공역학적으로 효율적이라는 주장과 날아가는 도중 서로
의사소통하기 쉽기 때문이라는 주장이 100년 넘게 대립해왔다. 이번 연구결과는 편대비행의 항공
역학적 효율성을 처음으로 정량적으로 증명한 것으로 평가받고 있다.

그렇지만 연구팀은 편대비행이 항공역학적 효율성과 함께 서로를 바라볼 수 있는 거리에서 속도
를 함께 맞춤으로써 비행 정보를 공유하는데 좋다는 사실도 배제할 수 없다고 주장했다. 그래서
에너지 효율성이 오히려 떨어지는 데도 종종 새들이 무리 지어 날아가기도 한다는 것.

자료:www.dongascience.com

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