물위를 뛰는 0.23g짜리 '소금쟁이 초소형 로봇' 세계 최초 개발…추진원리도 규명

물 위를 자유자재로 뛰어 다니는 소금쟁이. 이를 벤치마킹한 초소형 로봇, 라고봇(Rhagobot)이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 연구결과는 22일(현지시간 21일 오후2시)국제 학술지 사이언스 표지논문으로 게재됐다. 과학기술정보통신부는 아주대학교 고제성 교수 연구팀이 부채다리 소금쟁이인 곤충 라고벨리아를 모사한 초소형 로봇을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다고 22일 밝혔다. 라고벨리아는 소금쟁이과로 다리 끝에 있는 부채꼴 구조를 순간적으로 펼쳐 빠른 물살에서도 민첩하게 기동할 수 있는 추진력을 생성한다. 하지만, 이러한 구조가 어떤 원리로 초단시간에 작동하는지는 그동안 밝혀지지 않았다. 연구팀이 라고벨리아 다리 끝 부채꼴 구조가 근육의 힘으로 펼쳐지는 것이 아니라, 수중 환경과의 상호작용(탄성-모세관 현상)으로 인해 다리가 물속에 들어가면 0.01초 이내에 스스로 펼쳐지고, 물 밖에서는 즉시 접히는 초고속 자가 변형 구조를 갖는다는 것을 밝혀냈다. 고제성 교수 연구팀은 함께 연구를 진행하다 미국 UC 버클리와 조지아 텍으로 자리를 옮긴 연구진과 협력, 수면 위에서 라고벨리아와 동일한 방식으로 동작하는 초소형 로봇을 개발하는 데 성공했다. 연구팀이 제작한 로봇 총 무게는 0.23g. 21개의 끈 형태 털로 구성된 인공팬을 제작해 이 로봇에 적용했다. 전진 속도는 초당 몸길이의 1.96배를 민첩하게 움직인다. 끈 형태의 털은 물속에서 펼쳐져 큰 추진력을 얻고, 물 위로 들리면 순간적으로 접혀 표면장력 저항을 줄이는 기능을 수행한다. 또한 인공 팬 뿐만 아니라 다리를 움직일 수 있는 근육역할을 할 수 있는 형상기억합금 기반의 17 mg짜리 인공 근육 구동기로 자유자재로 다리를 움직인다. 고제성 교수는 "박사과정 시절부터 15년간 꾸준히 이어온 소금쟁이의 수면 거동 연구의 축적된 노하우가 결실을 맺었다"며 "자연계 곤충이 가진 구조적 지능을 규명하고, 향후 환경 모니터링, 구조 활동, 생물 모방 로봇 공학 등 다양한 분야에서 활용될 것"으로 기대했다. 연구는 아주대 김동진 박사가 제1저자, UC버클리 빅터 M.오르테가-히메네스와 조지아텍 사드 밤라 박사가 제1저자 및 교신저자, 김창환 박사과정생과 조지아텍 써니 쿠마르가 공동 저자로 이름을 올렸다.