종이 놀이에서 우주 탐사로: 키리가미 패러슈트가 여는 드론 배송과 인도적 지원의 미래 - 일본 전통이 과학에 미치는 영향

밤의 타임라인을 보고 있자니, 이런 동영상이 흘러나왔다――

드론에서 물이 든 페트병이 스르르 떨어진다.
매달려 있는 것은 일반적인 천의 낙하산이 아니라, 단지 "둥근 얇은 판"으로 보인다.
그것이 공기를 받는 순간, 꽃병 같은 레이스 모양의 바구니로 변형되어 그대로 "똑바로" 아래로 떨어진다.

"어, 이게 어떻게 된 거야?""종이 자르기 아트로 낙하산?!"
X와 TikTok에서는 그런 놀라움이 섞인 게시물이 서서히 인기를 끌기 시작하고 있습니다.

이 신기한 낙하산의 정체는, 일본의 종이 자르기 아트 "키리가미(kirigami)"에서 힌트를 얻은 새로운 설계입니다.
캐나다 몬트리올 공과대학(Polytechnique Montréal)의 연구팀이 개발하여, 2025년 10월에 과학 저널 Nature에 논문이 게재된 따끈따끈한 연구입니다.Science News Explores

종이를 "접는" 것만이 아닌, 자르는 키리가미

일반적으로 잘 알려진 것은 종이접기이지만, 이번 주인공은 "키리가미"입니다.
종이접기가 "접기만" 하는 것에 비해, 키리가미는 접은 종이에 가위를 넣어, 절단 패턴으로 입체적인 형태를 만드는 아트입니다.

연구팀이 사용한 것은, 금색의 매우 얇은 플라스틱 필름 "마이러(Mylar)"의 원반입니다.
이 원반에, 중심에서 바깥쪽으로 향해 동심원 형태의 슬릿(절개)을 어긋나게 넣어갑니다.Science News Explores

언뜻 보면 단지 "구멍 투성이의 원반"이지만, 무게를 매달아 떨어뜨리면, 단번에 그 진가를 발휘합니다.
공기를 받은 원반은, 슬릿 부분이 일어서며, 세밀한 격자 모양의 "꽃병형 네트"로 변형됩니다.
그 형태가 공기 저항(드래그)을 만들어, 짐의 낙하 속도를 억제해 줍니다.Science News Explores

"어떻게 던져도 바로 아래로 떨어지는" 신기한 안정성

실험을 수행한 기계공학자 데이비드 멜란슨 씨는,
"어떤 방향으로 던져도, 자세를 자동으로 바로잡고, 똑바로 아래로 떨어진다"고 말하고 있습니다.Science News Explores

일반적인 천으로 된 낙하산은, 펼쳐지는 방법이나 바람의 영향으로, 좌우로 크게 흘러가며 떨어집니다.
사람이 메는 낙하산이라면, 그 "옆으로 흐름"이 오히려 안전성으로 이어질 수도 있지만,
"정해진 지점에 물자를 떨어뜨리고 싶다"는 상황에서는, 흔들림이 큰 문제가 됩니다.

키리가미 낙하산은, 평평한 원반에서 "뻗어나가는" 듯한 입체 형상이 되기 때문에,
무게와 낙하산의 중심축이 딱 맞추기 쉬워, 공기의 흐름도 좌우 대칭이 되기 쉬운 구조입니다.
그 때문에, 던졌을 때 약간 기울어져 있어도, 공기 저항이 스스로 자세를 수정하여,
결과적으로 "거의 바로 아래"로, 탄도 미사일 같은 궤도로 떨어진다고 합니다.Science News Explores

1킬로의 페트병을 60미터 상공에서

실제로 어느 정도 효과가 있는지.
연구팀은, 직경 50센티의 키리가미 낙하산에 1킬로그램의 물병을 매달아,
높이 60미터의 드론에서 낙하시키는 테스트를 수행했습니다.Science News Explores

그 결과――

• 낙하산 없음: 종단 속도는 약 34 m/s (시속 약 122 km)

• 키리가미 낙하산 있음: 최고 속도는 약 14 m/s (시속 약 50 km)

공기 저항 덕분에, 낙하 속도는 절반 이하.

숫자만 보면 아직 빠르게 느껴지지만, 짐용으로는 충분히 실용적인 수준이며,
지면에 깔린 쿠션재 등과 조합하면, 식품이나 의약품을 안전하게 전달할 가능성이 있습니다.

구멍 투성이인데도 낙하산? ― 드래그의 이야기

"그렇게 구멍이 뚫려 있으면, 오히려 떨어지는 게 빨라지지 않을까?"
SNS에서도 자주 보이는 의문입니다.

실제로, 키리가미 낙하산은 같은 크기의 천으로 된 낙하산보다도 공기 저항이 작으며,
같은 무게를 안전하게 떨어뜨리기 위해서는, 더 "거대한" 우산이 필요합니다.Science News Explores

그럼에도 불구하고 연구팀이 굳이 구멍 투성이의 디자인을 채택한 것은,

• 안정성이 높다(흔들림이 적고, 회전하기 어렵다)

• 간단히 제조할 수 있다(재봉이나 복잡한 접기가 필요 없다)

라는 장점이 있기 때문입니다.

낙하하는 물체가 공기로부터 받는 드래그는, 대략적으로 말하자면

드래그 ≒ 형태 × 속도² × 공기 밀도

로 결정됩니다.

구멍이 있음으로써 드래그는 줄어들지만, 대신 형태를 크게 하면 상쇄할 수 있다――
라는 트레이드오프 위에 성립되어 있는 것입니다.

덧붙여, 같은 원리로 "인간"을 안전하게 내리려면,
"두 개의 축구장을 나란히 놓은 정도"의 거대한 낙하산이 필요하다고 합니다.Science News Explores
그것은 현실적이지 않기 때문에, 용도는 어디까지나 "짐 전용"으로 생각되고 있습니다.

저렴하고 친환경적인 낙하산이 될 수 있는 이유

또 하나의 강점은 "저렴하고 친환경이 될 수 있는 잠재력"입니다.

기존의 천으로 된 낙하산은,
・내구성이 있는 천
・긴 로프
・복잡한 재봉
・깔끔하게 펼쳐지는 접기
와 같은 공정이 필수적이며, 제조도 운영도 상당한 비용이 듭니다.

한편, 키리가미 낙하산은

• 한 장의 시트에 레이저로 패턴을 절단하기만 하면 됨

• 소재는 마이러 외에도, 종이, 골판지, 저렴한 플라스틱도 가능

• 일회용으로 사용할 경우에도, 종이나 골판지라면 재활용・생분해가 쉬움

와 같은 특징을 가지고 있습니다.

현재로서는, 레이저 커터가 고가이며, 한 장 만드는 데에도 시간이 걸린다는 과제가 있지만,
장래에 대량 생산 프로세스가 확립된다면,
"100엔 샵의 도화지에서 인도 지원용 낙하산을 대량 생산"하는 날도 올지 모릅니다.

우주 탐사에도? 빙글빙글 회전하며 떨어지는 버전

연구팀은, 단순히 "바로 아래로 떨어지는 것만"의 패턴뿐만 아니라,
낙하 중에 단풍나무 씨앗처럼 빙글빙글 회전하는 디자인도 검토하고 있습니다.Science News Explores

회전하며 떨어지는 낙하산에 카메라를 달면,
행성이나 위성의 대기를 통과할 때, 주변을 둘러보며 촬영하며 내려갈 수 있습니다.
화성이나, 두꺼운 대기를 가진 금성・타이탄 등, "낙하하며 관측하고 싶은 천체"는 많습니다.

"종이 자르기 아트 × 우주 탐사"라는, 참으로 로맨틱한 조합입니다.

SNS에서는 이런 반응이 (※이미지 요약)

※이하는 실제 게시물을 그대로 인용한 것이 아니라,
　SNS에서 보이는 전형적인 리액션을 모은 "분위기"입니다.

1. 교육・자유 연구 클러스터

• "초등학생의 자유 연구로 이걸로 우승이네. A4 클리어 파일 자르기만 하면 될 것 같아"

• "물리 어려웠는데, 이 동영상은 '공기 저항'이 한순간에 이해돼"

• "과학 선생님, 다음 수업에서 꼭 해줬으면 하는 실험 리스트에 넣었어"

키리가미라는 친숙한 주제와, "왜 바로 아래로 떨어지는 거야?"라는 소박한 의문이 궁합이 좋습니다.
미술・미술과 과학을 잇는 "STEAM 교재"로 사용할 수 있을 것 같다는 목소리가 많이 보입니다.

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