유체역학자들은 이제까지 돌고래나 상어가 빠르게 물살을 가르는 것을 보고 감탄을 할 수밖에 없었다. 돌고래의 뾰족한 지느러미는 수중 민첩성을 향상시키기 위해 최적화 되어 있는 것 같았지만, 이제까지 그 누구도 지느러미의 수중운동성 및 저항을 발생시켜 유체동역학적 양력증가 또는 유체역학적 효율의 증가를 설명하지 못했다.

Laurens Howle 과 Duke 대학의 Paul Weber 는 미 해군 사관학교 Mark Murray와 West Chester 대학의 Frank Fish와 고래와 돌고래의 지느러미가 수중운동성에 관해 미치는 영향 연구를 위해 팀을 조직했다. 그들은 돌고래의 지느러미로부터 생기는 양력발생 원리는 현존하는 비행기술인 델타윙(Delta wing) 기술과 같은 원리로 발생된다는 것을 알아냈다. 이 연구는 저널지(The Journal of Experimental Biology)에 보고되었다.

가장 느리다고 알려진 아마존 강 돌고래와 Pugmy sperm 고래에서부터 가장 빠른 Striped 돌고래에 이르기까지 7종류의 다양한 지느러미 정보가 컴퓨터의 단층촬영을 통해 얻어졌다. 가공된 정보를 토대로 만들어진 모델을 이용해 양력과 저항에 대한 실험을 실시하였다. 실험은 입사각 -45도에서부터 +45도 까지 이루어 졌으며, 실모형 속도 2m/s의 유속 조건까지 고려할 수 있는 유체탱크에서 모형을 통한 실험이 실시되었다.

그들은 실험에서 얻어진 다양한 각도에서 얻어진 양력계수와 저항계수의 비교를 통해 지느러미가 현대 항공기 날개에 적용되는 원리와 비슷하다는 것을 발견했다. 삼각형 형태를 가지고 끝이 뾰족하게 생기던지 혹은 곡면을 이루는 형태에 대해 연구원들은 sweep back 형태의 지느러미가 현대 항공기 날개기술 중 하나인 델타윙 기술과 같다고 밝혔다. 지느러미의 효율을 계산하는 도중, 형상이 병목처럼 곡면이 있는 삼각 지느러미가 효율이 더 좋다는 것을 발견했다. 그러나 이와같은 지느러미를 가진 Harbour propoise 돌고래와 White-sided 돌고래의 지느러미는 가장 낮은 효율을 보였다.

논문의 저자는 주위환경에 의한 영향과 돌고래의 운동에 의한 영향이 돌고래와 고래의 지느러미 형상의 진화에 큰 영향을 주었을 것이라 예상했다. Howle과 그의 동료는 지느러미 운동이 효율에 미치는 영향을 조사하고 있다.

Journal reference:

1. Weber, P. W., Howle, L. E., Murray, M. M. and Fish, F. E. Lift and drag performance of odontocete cetacean flippers. J. Exp. Biol., 212, 2149-2158