곤충로봇 2종 개발.. 특징과 활용가능성 알아보기

미국 워싱턴주립대 연구팀 ' 곤충로봇 2종'을 개발하다

 

내용의 이해를 돕기 위해 AI 만든 이미지/ Bing Image Creator

 

미국의 워싱턴주립대 연구팀은 형상기억합금을 채택하여 곤충 로봇을 개발하였습니다.  형상기합금(SMA)으로 초소형의 곤충 모양 2개 종을 개발했다는 내용과 해당 로봇의 사용처 그리고 앞으로의 방향성에 관해 소개를 해 보겠습니다. 우선 형상기억합금에 대한 개념이해부터 하고 하겠습니다. Shape Memory Alloy(SMA)란? 제품으로 제작된 형상기업합금을 외력으로 소성변형을 가한 후에 일정 온도에 노출하면 변형 전 상태로 돌아오는 것을 말합니다. 공학적인 내용이라 깊이 있는 내용보다는 개념만 이해하고 가겠습니다. 

 

로봇의 특징..'가장 작지만 엄청 빠르다' 

해당 로봇의 특징을 알아보겠습니다.  2개의 로봇은 미니 버그와 소금쟁이 로봇으로 기존에 개발된 로봇과 비교했을 때  가장 작고 가벼우며 동시에 빠르게 움직일 수 있는 특징을 가지고 있습니다.

 

1. 로봇의  무게와 속도 : 미니 버그 무게는 8mg이며, 소금쟁이 로봇 무게는 55mg입니다. 두 로봇은 모두 속도의 경쟁력을 갖추고 있다는 특장이 있는데요. 초당 6mm의 속도로 이동할 수 있다는 점입니다. 이와 관련하여 논문 주요 저자인 코너 트리그스타드 박사과정 학생은 “실제 곤충보다는 느리지만 비슷한 크기의 다른 마이크로 로봇에 비해 빠르다”라고 언급을 했습니다. 개미는 보통 무게가 5mg까지 나가지만, 초당 거의 1미터의 속도로 움직 수 있는데요. 이 소형 로봇은 1mg 이하의 극소형 액추에이터를 채택하고 있으며, 현재까지 개발된 액추에이터 가운데 가장 작지만 가장 빠른 동작을 구현할 수 있다는 특징을 가지고 있다고 연구팀은 설명을 하고 있습니다. 

 

2. 로봇의 제작 특징 : 조금 생소한 용어가 나오는데요. 액추에이터는 열을 받으면 모양이 변화하는 형상기억합금(SMA)을 을 기술을 적용했습니다. 일반적으로 로봇들은 동작을 구현하기 위해 모터를 갖고 있으나 이 SMA는 움직이는 부품이나 회전하는 부품을 갖고 있지 않습니다. 코너 트리그스타드 박사과정 학생은 "매우 가벼운 액추에이터 개발은 마이크로 로봇 분야에서 새로운 가능성을 열어준다 “고 강조했습니다. 형상기억합금은 너무 느리기 때문에 대형 로봇의 동작 구현을 위해선 일반적으로 사용되지 않습니다. 하지만 WSU 연구팀이 개발한 액추에이터는 지름이 1/1000인치인 두 개의 작은 형상기억합금 와이어로 만들어진 것입니다. 적은 양의 전류로, 와이어를 쉽게 가열하고 냉각할 수 있기 때문에 로봇은 지느러미를 움직이거나 초당 최대 40회 발을 움직일 수 있습니다. 

 

3. 로봇의 기능적 특징 : 연구팀이 수행한 예비 테스트에서 이 액추에이터는 자신 무게의 150배 이상 물체를 들어올리면서 성능을 자랑했습니다. SMA 기술은 다른 기술과 비교할 때, 로봇을 움직이는데 매우 적은 양의 전기 또는 열을 필요로 합니다. 연구팀은 "SMA 시스템은 전력을 공급하기 위해 훨씬 덜 정교한 시스템을 필요로 한다”라고 설명했습니다.

 

향후 개발될 로봇의 기능 

연구팀의 향후 개발 계획은 다른 곤충을 복제해 수면 위뿐만 아니라 수면 아래서도 움직일 수 있는 소금쟁이 로봇을 개발한다는 계획을 가지고 있습니다. 또한, 작은 배터리나 촉매 연소를 사용해 로봇이 외부 전력공급장치로부터 분리돼 완전히 자율적으로 동작할수 있도록  하겠다고 합니다. 

 

이러한 개발 계획이 성공적으로 이뤄진다면 곤충 로봇은 지금보다 훨씬 다양한 분야에서 사용될 수 있을 것으로 기대할 수 있겠네요.  실제로 초소형, 초경량이라는 특징에 더하여 로봇 곤충으로써는 빠른 이동 속도까지 갖추고 있기 때문입니다. 추가적으로 기대할 수 있는 영역은 더 있습니다. 예를 들어, 로봇을 이용한 인공수분, 사람이 직접 하기 어려운 수색 및 구조활동, 환경 모니터링, 의료 현장에서의 진단 분야에서도 활용가합니다. 여기에 인공능이 결합하면 의료진이 수술 지시를 하면 몸속에서 로봇이 수술도 가능하지 않을까요? 

 

사람이 할 수 없었던 분야에서 초소형의 정교한 로봇 활동이 활발하게 이뤄지는 날도 머지 않을 것 같습니다. 이제 로봇과 공존하는 세상입니다.