일본 도호쿠 대학 연구팀이 육안으로 구별할 수 없는 미세한 표면 거칠기(DMR: Distributed Micro-Roughness)를 적용하여 항공 역학적 공기 저항을 최대 43.6%까지 줄이는 데 성공하며, 80년 이상 유지되어 온 항공 공학의 근본 원칙을 뒤집는 세계 최초의 발견을 발표했다. 이 획기적인 기술은 고속 비행기, 자동차, 고속 열차 등 고속 운송 수단의 에너지 효율성을 크게 높여 더 빠른 속도 구현에 기여할 것으로 기대된다.

그동안 항공 공학 분야에서는 공기 저항을 줄이기 위해 물체 표면을 "매끄럽게 만들어야 한다"는 원칙이 80년 넘게 기본적인 전제로 작용해왔다. 이는 1940년 일본의 공기역학자 다니 이치로의 연구 결과에 기반한 것으로, 당시의 제조 기술로는 피할 수 없었던 표면의 거칠기가 공기의 정돈된 흐름인 층류를 방해한다고 보았다. 그러나 도호쿠대 야키노 아이코 부교수 연구팀은 무작위적이고 미세한 불규칙성을 가진 DMR이 공기의 흐름이 층류에서 난류로 바뀌는 천이 과정을 지연시켜 마찰을 줄이는 효과를 세계 최초로 입증했다. 공기 저항 감소의 핵심은 마찰이 낮은 층류 상태를 최대한 유지하는 것이다.

이번 연구 성과의 핵심은 기존과는 다른 풍동 실험 방식을 사용했다는 점이다. 기존 풍동 실험은 모델을 지지하는 지지대와 와이어가 공기 흐름을 방해하여 미세한 공기 저항 변화를 측정하기 어려웠다. 하지만 도호쿠 대학 유체과학연구소가 보유한 세계 최대 규모의 '1미터 자기 부상 저울 시스템(1m-MSBS)'은 길이 약 1.07미터의 유선형 모델을 전자기력을 이용해 비접촉으로 공중에 띄워 이러한 문제를 근본적으로 해결했다. 이를 통해 연구팀은 매끄러운 표면과 DMR 코팅 표면의 총 항력 계수를 정밀하게 측정할 수 있었다. 이 기술은 상어 피부의 미세한 세로 홈을 모방하여 난류 영역의 와류를 정렬하는 기존의 '리블렛(상어 피부) 공정'과는 근본적으로 다른 개념과 메커니즘을 가진다.