최고의 엔지니어는 '진화'
새의 뼈는 텅 비어있지만 매우 견고한데요. 이는 수 백만 년에 걸친 진화를 통해 형성됐습니다. 지난 20년 동안 공학자들은 자연의 진화 과정을 각종 공학적 디자인에 반영하려고 노력해왔습니다.
컴퓨터의 도움을 빌려 이 같은 진화 과정을 흉내냈습니다. 주어진 환경에 적응하고 다시 변화하는 과정을 거듭했죠. 이를 '전산형태발생(computational morphogenesis)'이라고 합니다. 오랜 시간 생물학적인 과정을 거쳐 생물체에게 다양한 특성을 제공하는 자연 진화 과정을 디지털로 재창조하는 기술입니다. 이 기술은 주로 큰 시스템 속 일부의 작은 부품들을 좀 더 강하고 가볍게 디자인하는 데 사용돼 왔습니다.
최근 덴마크 대학의 Niels Aage 박사가 이끄는 연구진이 새의 뼈구조와 비슷한 비행기 날개를 디자인했다고 하는데요. 이 연구 결과는 <Nature>에 실렸습니다. 연구진이 디자인한 비행기 날개 구조는 새의 날개, 부리와 매우 흡사합니다.
Niels Aage 박사 “자연은 숱한 시행착오를 통해 생물을 최적화시킨다"며 "다음 세대는 이번 세대를 기반으로 더 향상된 모습을 보여준다"며 입을 열었습니다. 그는 "우리는 초기 설계를 하고 그 초기 설계를 바탕으로 더 향상된 설계를 한다"며 "이는 자연의 진화 과정과 매우 흡사하다"고 전했습니다.
설계는 보잉 777의 표준 비행기 날개 3D 모델로 시작했습니다. 연구진은 겉면을 제외하고 안쪽을 11억개의 작은 레고 조각 같은 복셀(voxel)로 나누었습니다. 복셀은 컴퓨터 구조 설계에서 3차원의 표시 단위를 말합니다. 우리가 흔히 아는 픽셀은 2차원이죠.
연구진은 이 복셀 내부도 고려했습니다. 복셀의 구조까지 견고하면서도 가볍게 만들기 위해 계산했다고 합니다.
Niels Aage 박사는 각각의 부분에 변수를 적용할 수 있다고 말했습니다. 반복되는 과정을 통해 더 가볍고 튼튼하게 만드는 디자인을 완성할 수 있다고 했죠. 박사는 이 디자인이 상용화된다면 현재 비행기는 날개에서 견고함은 유지하면서도 재료 사용률을 5%나 줄일 수 있다고 합니다. 무게가 적게 나가기 때문에 매년 200톤의 연료를 아낄 수 있고 이산화탄소 방출도 줄일 수 있을 거라고 말했습니다.
