“새 날개를 닮은 비행기 날개를 디자인하겠다.”

비행기를 발명한 라이트형제가 살아 있다면 귀가 솔깃할만한 아이디어다. 생물학자인 이상임 연구원(37·서울대 정밀기계설계공동연구소)이 기계공학 분야인 비행기 날개를 연구하겠다고 나섰을 때 고개를 갸웃하는 사람들도 있었다. 하지만 이 연구원이 뛰어든 생체모방적 날개 디자인 분야는 요즘 전 세계 과학계에서 화두인 ‘융합연구’의 하나다. 융합연구는 서로 다른 분야가 만나 시너지 효과를 내는 것이다.

사실 새처럼 하늘을 날고 싶다는 인간의 염원은 그리스 신화나 레오나르도 다빈치까지 거슬러 올라갈 수 있을 정도로 오래된 것이다. 그러나 아직까지 비행기의 날개 형태는 새의 날개에 필적할 만큼의 유연성을 갖고 있지 못하다.

2001년 미항공우주국(NASA)는 날개 형태가 변하는 비행기, 즉 모핑(Morphing) 비행기를 개념화하였다. 이는 방향을 바꾸거나 착륙하려는 다양한 비행 상황에 적절하게 날개 모양을 바꿀 수 있는 비행기다.

처음 NASA가 목표로 정한 것은 날개 면적이 50퍼센트로 줄었다가 늘어나는 등의 대변형이 가능한 비행기다. 현재 전 세계적으로 모핑 기술이 연구되고 있지만 이 목표를 구현할 수 있는 기술이 개발되는 것은 요원해 보인다.
 

이 연구원이 착안한 것은 바로 이 부분이다. 굳이 날개 형태가 그렇게 많이 변해야만 하는 것일까? 새들은 종에 따라 비행하는 방식이 다르지만, 한 종 안에서도 암수 또는 나이에 따라 요구되는 비행 방식이 다르다. 이 연구원이 12년째 연구하고 있는 까치의 경우에도 한 종 안에서 날개 모양은 비슷하지만 깃털은 조금씩 다르다. 일 년에 한 번씩 새로 나기 때문에 미세한 날개 형태 조정이 가능하다.

실제로 이러한 미세한 형태 차이로 새들은 자기의 상황에 알맞은 비행을 효율적으로 할 수 있을지 모른다. 즉, 조류 날개의 미세한 형태적 특징을 연구하면 NASA가 목표로 한 대변형이 아닌, 적은 정도의 변형으로도 여러 가지 목적을 수행할 수 있는 날개를 고안할 수 있을지 모른다는 것이다. 이 연구원은 지난 5월부터 3개년 목표로 ‘생체모방적 날개 디자인을 위한 조류 날개 연구’에 돌입했다.

조류의 날개 특성을 면밀히 연구함으로써 그 속에 숨은 공학적 원리를 알아내는 연구에서 얻을 수 있는 성과는 비단 학문적인 성과뿐만이 아니다. 생체모방적 날개가 실제 비행기 날개에 응용될 경우 활용성은 상상 이상이다.

현재 군사용, 경비용을 목적으로 개발되고 있는 무인항공기(UAV)의 날개 형태에 활용할 수 있을 뿐만 아니라, 국내 비행체 연구개발 수준을 끌어올릴 수 있는 밑거름도 된다.

이 연구원의 이 같은 연구과제는 올 상반기 당당히 한국연구재단의 ‘모험연구’ 과제에 뽑혔다. 모험연구는 말 그대로 창의적이고 혁신적인 고위험(High Risk) 과제다.

성공할 가능성은 높지 않을지도 모르지만 만일 성공하면 국가적, 사회경제적 파급효과가 막대할 것은 분명하며 여러 가지 측면에서 볼 때 국가 지원이 반드시 필요한 분야다.
 

올해 한국연구재단에서 상반기 ‘모험연구’로 선정한 50개 과제들을 살펴보면 과연 고위험에 고성과가 따른다. 태양 에너지를 효율적으로 사용하기 위한 새로운 염료감응형 소자를 제작하는 연구, 장기간 체내 삽입이 가능하고 인체신호를 측정할 수 있는 전극을 개발하는 연구, 뇌졸중의 원인이 되는 신경세포 손상·사멸 과정에서 중요한 역할을 하는 미토콘드리아 칼슘 농도를 조절하는 연구 등이 그 예이다. 예전 같으면 탈락했을 법한 고위험 연구과제들이다.

지난해 6월 26일 출범해 꼭 1년을 맞은 한국연구재단은 짧은 기간 동안 창의적인 연구자 중심의 연구환경을 조성하는 데 앞장서고 있다. ▲선진국형 연구사업 관리전문가(PM) 제도 도입 ▲성실실패 용인제, 신진 연구자 지원 등으로 도전적인 연구풍토 조성 ▲기초연구와 풀뿌리 연구에 대한 지원을 강화해 연구자 중심의 연구환경 마련 ▲연구개발 성과물 지원을 위한 연구개발(R&D) 혁신센터 설립 등이 그동안의 성과다.

올해 한국연구재단의 예산은 2조8천9백95억원. 지난해 예산보다 15.8퍼센트 늘었다. 이 예산으로 기초연구 진흥사업, 원천기술 개발사업, 원자력 진흥 및 안전사업, 거대과학기술 개발사업, 연구중심대학 육성사업 등을 통틀어 관리한다.


글·최은숙 기자 

한국연구재단 www.nrf.go.kr