새떼·물고기떼 군집운동의 비밀…"'부드러운 결정체'와 같았다"

새와 물고기 떼가 질서정연하게 움직이는 원리가 부드러운 결정체와 유사하다는 연구 결과가 나왔다.

미국 뉴욕대(NYU) 수학자 연구팀은 18일(현지시간) 국제학술지 '피지컬 리뷰 플루이즈'에 이 같은 내용의 논문을 발표했다.

연구팀에 따르면 새나 물고기 떼의 개체들은 격자처럼 일정한 간격을 유지하는 '원자'와 같은 역할을 한다. 이들은 유연한 결합으로 연결돼, 원자들이 규칙적으로 배열된 부드러운 결정질 물질과 유사한 움직임을 보인다.

연구에 참여한 크리스티아나 마브로이아쿠무 옥스퍼드대 연구원은 "새나 물고기 떼는 유연한 스프링 같은 결합으로 묶인 탄성 물질처럼 행동한다"고 설명했다.

이러한 결정 구조는 외부 자극에 취약해 보이지만, 오히려 주변 환경 변화에 신속하게 반응할 수 있는 장점이 된다. 포식자나 장애물에 맞춰 대형을 빠르게 바꾸는 것이 그 예다.

연구팀은 새의 날갯짓을 모방한 기계 장치를 물속에서 작동시키는 실험을 통해 자신들의 수학적 모델을 검증했다. 이 장치는 실제 새떼처럼 자유롭게 대형을 이루며 움직였다.

이번 연구 결과는 로봇공학, 에너지 수확, 항공우주 및 자동차 공학 등에서 유체역학적 상호작용을 이해하는 데 새로운 통찰을 제공할 것으로 기대된다.