[지금은 과학] 헤엄치는 나뭇잎 로봇…쓰레기·기름유출 제거한다

[아이뉴스24 정종오 기자] 수중 소프트 로봇이 나왔다. 나뭇잎이 떨어지면서 부력이 생기는 것에서 힌트를 얻었다. 물속에서 자유롭게 헤엄치는 ‘수중 나뭇잎 로봇’이다. 아직 배터리와 전자제어 장치는 부착하지 못하는데 추가 연구를 통해 이 또한 구축할 계획이다.

추가 연구를 통해 센서를 부착하면 바닥에 있는 쓰레기를 감지해 끌어올릴 수 있다. 해상 기름유출 등 해양 환경문제 해결에 적용 가능한 새로운 개념이다.

서울대 공과대학(학장 차국헌)은 기계공학부 조규진(인간중심 소프트로봇기술연구센터장) 교수 공동 연구팀이 종이처럼 얇은 수중 소프트 로봇 기술을 개발했다고 22일 발표했다.

연구팀은 얇은 피부 형태의 밀도 분포 제어 기술을 개발해 종이처럼 얇은 구조의 새로운 수중 거동 형태를 만들어내는 데 성공했다. 연구팀은 일상적으로 누구나 쉽게 접할 수 있는 현상인 ‘나뭇잎이 공기 중에서 팔랑이며 낙하하는 운동’에서 핵심 원리의 영감을 얻었다.

나뭇잎 또는 종이와 같이 가볍고 얇은 물체는 공기 저항으로 특별한 추진력 없이도 다채로운 움직임을 만들어낸다. 연구팀은 이 움직임이 물체의 밀도 분포에 크게 의존하고 수중 환경에서는 이 효과가 한층 더 극대화되는 점을 규명했다.

나아가 열에 반응하면 큰 폭으로 밀도가 변하는 연성 복합재료를 피부처럼 얇게 패터닝해 전체 시스템의 밀도 분포를 능동적으로 제어하는 데 성공했다. 이 밀도 분포 제어 기술은 몸체의 극심한 변형 또는 프로펠러와 같은 추진기 없이도 종이처럼 얇은 임의의 구조가 나뭇잎이 팔랑거리는 듯한 수중 거동을 하며 원하는 위치로 이동할 수 있게 만들었다.

해당 기술은 밀리미터 수준의 작은 크기부터 수미터 이상의 대면적까지 광범위하게 활용될 수 있다. 탐사와 해양 환경 유지에 필요한 다양한 기능들을 집적시킬 수 있는 잠재성이 있다. 이러한 가능성을 보여주기 위해 연구팀은 소규모 물탱크에서, 기름 흡착 시트가 스스로 헤엄쳐서 기름유출 구간에 도달해 오염 물질을 제거해내는 개념을 선보였다.

아직 배터리와 전자회로 등을 탑재하지 못한다. 추가로 유동이 있는 물속에서의 움직임 제어에 관한 연구 등이 필요하다. 현재의 개념 연구를 발전시킨다면 수중 소프트 로봇의 새로운 가능성을 보여줄 것으로 기대된다.

조규진 서울대 교수는 “이번 연구는 얇은 소프트 로봇이 수중에서 나뭇잎의 움직임과 유사한 새로운 형태의 거동을 할 수 있는 개념을 처음으로 보여준 연구”라며 “앞으로 이 개념을 발전시켜 나간다면 해양 오염, 쓰레기 등을 제거할 수 있는 새로운 형태의 수중 소프트 로봇을 개발할 가능성을 제시했다”고 말했다.

연구 성과는 수중 소프트 로봇의 새로운 형태와 기능성을 제시한 연구로 인정받아 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스(Science Robotics)’에 4월 21일 자에 실렸다.

◆관련 동영상 보기(https://youtu.be/M5XtojuUSBs)