수영 선수 전신수영복과 비행기 표면에 쓰이는 상어 피부의 유체역학적 원리

Question

상어는 바닷속에서 엄청난 속도로 헤엄칠 수 있는데, 이는 피부 표면에 배열된 미세한 어떤 구조때문이라고 들었는데요, 이를 응용한 기술에는 어떤게 있는지 궁금해요!.

Answer 1

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

상어가 빠른 비결은 피부에 돋은 미세한 돌기 구조예요. 이걸 리블렛이라고 하는데, 아주 작은 세로 홈이 촘촘히 나 있어요.

보통 매끈한 표면이 물이 잘 흐를 것 같지만 실제론 반대에요. 매끈하면 표면 근처에서 물이 제멋대로 소용돌이치며 저항을 만들어요. 그런데 상어 피부의 세로 홈은 물의 흐름을 가지런히 정돈 해서 이 소용돌이를 억눌르게 돼요. 물이 결을 따라 매끄럽게 흐르니 저항이 줄어 빠르게 나아가는 거예요.

이걸 응용한 대표적인게 전신 수영복이에요. 상어 피부를 본 떠 물의 저항을 줄이도록 만들어 기록 단축에 큰 효과를냈어요. 워낙 유리해서 나중엔 대회에서 규제될 정도였죠 :)

Answer 2

상어 피부를 모방한 기술들은 물과 공기의 저항을 줄여서 더 빠르고 효율적으로 움직이기 위해 개발된 기술이라고 생각합니다.

상어 피부에는 아주 작은 비늘 구조들이 있다고 합니다. 이 구조가 물의 흐름을 잘 정리해주고 마찰을 줄여주는 역할을 하죠. 덕분에 같은 힘으로도 더 빠르게 헤엄칠 수 있습니다. 이러한 원리를 응용해서 전신 수영복과 비행기나 선박 표면, 풍력발전기의 날개 등에 저항을 줄이는 기술들이 적용되고 있습니다.

자연의 구조를 모방해 성능을 높이는 생체모방공학의 대표적인 성공 사례 중 하나가 바로 상어 피부 기술인 셈이죠.

Answer 3

안녕하세요.

상어 피부에는 아주 미세한 홈 구조가 있다고 하며 이것이 물의 흐름을 정리하고 마찰 저항도 줄여주기 때문에 더 효율적으로 헤엄을 칠 수 있다고 알려져 있어요. 실제로 공학자들이 이 원리를 모방해서 전신 수영복, 비행기 표면, 선박 외판 같은 곳에 적용하는 연구들이 활발하게 진행되고 있다고 합니다.

표면의 미세한 홈이 유체의 소용돌이를 줄여주기 때문에 에너지 손실을 줄여주고, 연료의 절감과 속도 향상에도 도움을 줄 수 있어요. 그리고 일부 의료기기나 향균 표면 기술에도 상어 피부 구조를 응용하는 연구들이 진행되고 있다고 하니 여로모로 많은 연구가 되어지고 있는 생물이네요.

감사합니다.

Answer 4

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

상어 피부에는 리블릿이라 불리는 미세한 홈 구조가 규칙적으로 배열되어 있어 물의 난류와 마찰 저항을 줄여 빠르게 헤엄칠 수 있으며 이를 생체모방공학으로 응용한 것이 전신 수영복과 항공기 표면 코딩 기술입니다 이러한 구조는 물이나 공기의 흐름을 안정시켜 저항을 줄이고 연료 효율을 높이는 효과가 있어 수영복 비행기 선박 풍력발전기 날개 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다 다만 전신 수영복은 기록 향상 효과가 너무 커 국제 수영연맹에서 현재는 기준을 크게 제한하고 있습니다