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다음 이그노벨상 수상부문은 물리학상이야. 올해 이그노벨 물리학상은 새끼 청둥오리들을 연구한 과학자들에게 돌아갔지. 새끼 청둥오리들이 어미를 따라 줄 지어서 수영하는 데에는 과학적 이유가 있다는 말씀!

물리학상

     ‘한 줄 서기’로 에너지 절반 이상 절약! (1994)

쇼트트랙 선수가 경기를 할 때 다른 선수 바로 뒤에서 달리면 공기 저항●을 최소화해 적은 힘으로도 빠르게 달릴 수 있어요. 과학자들은 새끼 오리가 일렬로 대형을 이뤄 이동하는 것도 마찬가지 이유라고 추측해 왔어요. 물리학상은 새끼 오리의 이런 움직임이 에너지 절약에 얼마나 효과적인지를 밝힌 두 연구에 돌아갔어요.

먼저 미국 웨스트체스터대학교 프랭크 피시 교수팀은 그 효과를 처음 실험으로 측정한 결과를 1994년 발표했어요. 어미 오리 모형 1개와 새끼 오리 12마리를 물과 산소를 주입한 커다란 실험실에 넣은 뒤, 새끼 한 마리가 어미 모형 없이 움직일 때와 새끼 여러 마리가 어미를 따라 움직일 때를 비교했지요. 이 과정에서 실험실 내 산소가 많이 줄어들수록 새끼 오리가 더 많은 에너지를 썼다는 뜻이에요.

실험 결과, 어미를 따라 움직인 새끼 오리가 산소를 덜 사용한 것으로 드러났어요. 또 새끼 오리 1마리와 2마리, 4마리가 각각 움직인 경우를 비교했을 때 수가 클수록 새끼 오리 한 마리당 산소 사용량이 적었지요. 무리지어 다닐수록 에너지를 덜 사용했다는 뜻이에요. 특히 태어난 지 3일 된 새끼 오리 4마리가 함께 움직일 때는 이 오리가 혼자서 어미 없이 움직일 때보다 62.8%나 산소 사용량이 줄어든 것으로 나타났답니다.

●공기 저항 : 공기 속을 움직이는 물체가 공기에게 받는 저항.

물리학상

      맨 앞에 서는 새끼 오리가 가장 유리하다? (2021)

영국 스트래스클라이드대학교 지밍 유안 교수를 포함한 공동 연구팀은 새끼 오리 대형의 효과를 수학적으로 보여줬어요. 연구팀은 어미 오리 1마리와 새끼 오리 6마리가 물 위에서 일렬로 헤엄칠 때를 가상의 수학 모형으로 만들었지요. 오리 가족이 움직일 때 어미와 새끼가 만드는 물결들은 서로 합쳐져서 각 새끼 오리에게 영향을 줘요. 이런 물결은 새끼 오리의 위치에 따라 움직임을 도와주기도 하고, 방해하기도 하지요. 이런 힘을 ‘조파 항력’이라고 불러요. 

수학 모형의 계산 결과, 새끼 오리가 어미 뒤에 있으면 조파 항력이 앞쪽으로 작용해 적은 힘으로도 나아갈 수 있었어요. 이는 각 새끼 오리의 바로 앞에 물의 높이가 가장 낮아지는 ‘골’이 생기기 때문이에요. 뒤쪽은 물의 높이가 높고 앞쪽은 물의 높이가 낮아 새끼 오리가 앞으로 힘을 받을 수 있었던 거지요. 어미 오리의 물결은 어미에게서 멀어질수록 약해지기 때문에, 이 힘은 줄의 맨 앞에 선 새끼 오리에게 가장 컸고 세 번째부터는 이 힘을 누릴 수 없었어요.

하지만 앞에 있는 새끼 오리가 물결을 만들어 뒤로 보내준 덕분에 뒤에 있는 형제자매들도 나아가는 데 도움을 받아요. 앞으로 당기는 힘을 받지는 못하지만, 뒤로 밀리는 힘 역시 받지 않는답니다.

●인터뷰

프랭크 피시
(미국 웨스트체스터대학교 생물학과 교수)

“즐거움은 과학에서 필수!”

 Q새끼 오리 연구를 한 계기는 무엇인가요?
제가 미시간주립대학교에서 생물역학을 연구할 때, 캠퍼스를 가로지르는 강에 오리들이 살고 있었어요. 어느 봄날 저는 새끼 오리 무리가 어미 오리를 따라 줄지어 강 위를 수영하는 것을 봤어요. 일자 대형으로 이동하는 방법이 실제로 얼마나 효과적인지를 경험적으로 증명하고 싶어서 실험을 시작했답니다.

 Q가장 힘들었던 점은 무엇인가요?
우리가 준비한 어미 모형을 새끼 오리들이 엄마로 인식하고 따라다니도록 훈련시키는 게 힘들었어요. 계획한 날짜에 실험을 하려면 브리더가 보내준 새끼 오리들을 즉시 훈련시켜야 했거든요. 많은 노력과 협력이 필요한 일이었지만, 새끼 오리들이 워낙 귀여워서 우리 연구팀은 이를 즐겼어요. 과학에서 가장 중요한 건 연구를 즐기는 거지요!