"개미 다리 털까지 본다"…사람 눈처럼 생긴 로봇 눈 나왔다

외부 전원 없이도 빛에 반응해 자동으로 초점을 맞춰 자세히 볼 수 있는 부드러운 '로봇 눈'이 개발됐다고 과학전문매체 라이브사이언스가 22일(현지시간) 보도했다. 해당 연구 결과는 이날 국제학술지 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 발표됐다. 이 초강력 로봇 렌즈는 개미 다리의 털이나 꽃가루 알갱이를 구분할 만큼 민감하고 강력한 시각기능을 갖췄고, 전자 장치나 배터리 없이도 작동한다. 논믄 제1저자인 코리 정 미국 조지아 공과대학교 생체의공학 박사과정 연구원은 “소프트 로보틱스는 인간의 몸과 통합될 수 있는 웨어러블 기술부터 험준한 지형이나 위험한 공간에서 작동할 수 있는 자율 장치까지 폭넓게 활용될 수 있다”고 밝혔다. 그는 “전통적인 전기 구동 로봇은 세상을 인식하기 위해 딱딱한 센서와 전자 장치를 사용하지만, 이번 연구는 완전히 새로운 접근법을 제시한다”고 덧붙였다. 로봇 눈 렌즈는 하이드로겔로 만들어졌다. 하이드로겔은 물을 가두거나 방출할 수 있는 고분자 구조를 지녀, 액체와 고체 상태를 자유롭게 오간다. 또 열에 반응해 따뜻해지면 물을 방출하고 수축하며, 식으면 물을 흡수하고 팽창하는 성질을 갖는다. 연구진은 실리콘 폴리머 렌즈 주위에 하이드로젤 링을 제작해 사람의 눈과 유사한 구조로 배치했다. 하이드로젤에는 짙은색 그래핀 산화물 미세 입자가 박혀 있어 빛을 흡수한다. 햇빛과 비슷한 강도의 빛이 그래핀 산화물에 닿으면, 그래핀 입자가 열을 발생시켜 하이드로젤을 가열하고 이 과정에서 하이드로젤이 수축•팽창을 반복해 렌즈 초점을 조절한다. 빛이 사라지면, 하이드로젤이 물을 흡수해 팽창해 렌즈의 장력이 풀린다. 이 하이드로젤은 가시광선 전 영역의 빛에 반응한다. 연구진은 이 로봇 눈이 기존 광학 현미경의 유리 렌즈를 대체할 수 있을 만큼 정밀한 관찰 능력을 갖췄다고 밝혔다. 예를 들어, 진드기 발톱 사이의 4마이크로미터(㎛) 간격, 5㎛ 길이의 곰팡이 가닥, 약 9㎛의 개미 다리 털까지 감지할 수 있다. 더 흥미로운 점은 이미지를 만드는 데 쓰이는 빛을 시스템을 구동하는 에너지원으로도 활용할 수 있다는 점이다. 또한 하이드로겔은 높은 적응력을 지닌 소재기 때문에, 이 렌즈가 인간의 눈이 감지할 수 있는 범위를 넘어서는 시야를 가질 가능성도 있다고 연구진은 설명했다.