“0.1g의 파리 만한 로봇 제어비행 성공”

파리의 몸 구조와 동작을 본떠 만들어진 세계에서 가장 작은 로봇이 성공적인 제어 비행을 마쳤다고 사이언스 데일리가 2일 보도했다.

미국 하버드 대학 연구진이 사이언스지 최신호에 공개한 이 파리 모양 로봇 로보비(RoboBee)는 무게가 0.1g도 안 되는 초소형이지만 재료와 설계, 제조 등 여러 측면에서 수십명의 과학자들이 10년 이상의 연구 끝에 이뤄낸 혁신적인 성과이다.

실험에서 이 로봇은 지면에서 약 10㎝ 솟아오르고 날개를 파닥이며 잠시 공중에 머무른 뒤 정해진 경로를 따라 날고 나서 내려앉았다.

파리의 해부학적 구조를 본떠 탄소 섬유 소재로 만들어진 이 로봇의 두 날개는 초당 120회로 퍼덕여 움직임이 눈에 보이지 않을 정도였다.

로보비의 몸에는 전기장이 발생할 때 확장·수축하는 세라믹 가닥으로 이루어진 압전(壓電) 액추에이터가 장착됐다. 탄소 섬유 몸체에 심어진 얇은 플라스틱 경첩이 관절 역할을 했고 정교한 균형 제어 시스템이 각 날개의 회전 운동을 따로따로 실시간 제어했다.

이처럼 작은 로봇은 공기의 흐름에 따라 비행 역학에 큰 영향을 받기 때문에 안정적인 자세를 유지하려면 제어 시스템이 그만큼 신속하게 반응해야 한다.

연구진은 다양한 재료들을 레이저로 재단해 여러 겹의 재료를 차곡차곡 접어넣는 방식으로 완전한 전자역학 구조를 가진 편평한 판을 만들었으며 이 판을 펼치면 마치 어린이용 팝업북처럼 입체적으로 튀어나오도록 했다.

로보비의 쓰임새는 환경 감시, 조난자 수색 및 구조, 농작물 수분 매개 등 다양하지만 연구진은 첨단 재료와 제작기술 및 신개발 부품 등이 더 큰 의미를 갖는다고 강조했다.

예를 들어 팝업 제조방식은 복잡한 의료기기에 새 차원을 열 수 있다는 것인데 하버드대 기술개발부는 이미 이 기술의 상용화에 들어갔다.

연구진은 앞으로 보다 공격적인 제어 비행과 착지 등 수십 차례의 추가 시험을 거친 뒤 곤충의 뇌와 군집 협응행동, 동력원 등 여러 분야 전문가들과의 공동 작업을 통해 완전히 독자적으로 움직이는 무선 로봇을 만들 계획이라고 밝혔다.

로보비의 시험비행에서 몸에 가는 전선이 연결된 상태로 제어됐던 이유는 초소형 뇌가 아직 개발중이라 컴퓨터를 사용해야 했고 초소형 전지도 구할 수 없었기 때문인데 연구진은 장차 완전 독자 비행을 위해서는 초소형 뇌와 초소형 전지를 개발해야 한다고 밝혔다.

연구진은 "파리는 오직 아주 작은 뇌 하나만으로 세상에서 가장 놀라운 곡예비행을 한다"면서 "우리의 로봇이 파리의 놀라운 곡예비행을 따라잡으려면 아직 멀었다. 파리의 생리를 보다 깊이 이해하고 적용하는 것이 우리의 과제"라고 말했다.

이 연구는 미국 국립과학재단과 하버드대 와이스 생물모방 공학연구소의 지원으로 이루어졌다.