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[글로벌-사이언스24]무게 0.2g짜리 슈퍼 파리로봇의 비밀은?

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[글로벌-사이언스24]무게 0.2g짜리 슈퍼 파리로봇의 비밀은?

유전체 탄성중합체 인공근육 다리 3개...초당 400회 날갯짓
머리엔 마이크로컨트롤러·눈엔 포토다이오드…지능 갖추게
로봇파리떼 검사·원격수리·벌레들과 공생하는 연구 등 활용

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스위스연방공대와 프랑스 써지 뽕두와 대학교 연구팀이 만든 로봇파리의 얼개. 사진=사이언스 로보틱스
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스위스연방공대와 프랑스의 과학자들이 곤충에서 영감을 받아 작고 유연성이 뛰어난 로봇 파리를 개발했다. 초당 400회 날갯짓을 하며 부드럽고 강한 소재의 인공근육 등을 갖고 있다. 파리채로 여러번 세게 때려도 부서지지 않는다. 사진=EPFL
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이 로봇파리는 유연하고 강한 소재로 만들어져 심지어 파리채로 세게 여러번 내려쳐도 그대로다.사진=EPFL

무게는 고작 1그램(g)도 안되지만(0.2g) 자신의 몸무게의 5배나 되는 물체를 등에 싣고 운반하며, 인공 근육을 초당 400번 움직여 비행하는 초경량 로봇 파리가 개발됐다. 이 파리는 부드럽고 강한 유전체dielectric, 誘電體)인 탄성중합체로 만들어져 전압 단락에 따른 진동비행을 하는가 하며면 외부 충격에 강하다. 심지어 파리채로 여러번 세게 내려 쳐도 끄떡없이 견딘다.

사이언스로보틱스는 19일(현지시각) 스위스연방공대(EPFL)와 프랑스 써지 뽕두와 대학(University of Cergy-Pontoise) 통합액추에이터연구소(Integrated Actuators Laboratory) 과학자들이 곤충들로부터 영감을 얻어 이같은 작고 탄력 있는 비행벌레 로봇을 만들어 내는 데 성공했다고 보도했다.

‘데아넥터(DEAnector)’로 불리는 이 초경량 로봇의 특징은 강하고 부드러운 재료로 만들어져 파리채로 여러번 세게 때려도 손상되지 않고 견딜 정도로 내구성이 뛰어나다는 점이다.따라서 이렇게 디자인된 로봇으로 다양한 작업을 수행토록 맡기기에도 이상적이다.

과학자들은 머리카락처럼 얇은 유전체인 탄성중합체로 로봇 파리의 인공근육을 설계했고, 초당 400회의 진동(날갯짓)을 통해서 앞으로 나아갈 수 있도록 했다. 인공근육은 두 개의 부드러운 전극 사이에 탄성중합체 막을 두는 방식으로 설계됐다. 이 근육은 전압이 가해지면 서로 연결된다. 이들은 로봇파리의 다리(3개)에 있는 인공근육에 전압을 켰다 껐다 반복하는 방식으로 초당 400회의 날갯짓을 하게 만드는 데 성공했다.
허버트 셰아 스위스연방공대 연구소장은 “이 로봇파리는 일반적으로 여러 킬로볼트(kV)에서 작동하는데 이는 더 큰 전력 공급단을 요구한다”고 말했다. 그는 “우리의 설계는 단 0.2g에 불과한 파리 로봇이 등에 자신의 몸무게의 5배나 되는 물체를 옮길 수 있도록 했다”고 밝혔다.

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이 로봇 파리는 왜 벌레들이 그렇게 가볍고 빠른지를 보여준다. 이 벌레는 굴곡이 있는 곳에서도 비행할 수 있다. 사진=EPFL

그는 이어 “이 기술은 로봇파리들을 광범위하게 사용할 수 있는 가능성을 열었다. 예를 들어 이 지능을 가진 로봇 벌레떼를 검사나 원격수리, 또는 이들을 벌레들의 영역에 보내 함께 살게 함으로써 벌레들의 세계를 더 잘 알 수 있게 된다”고 설명했다.

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이 로봇파리는 초당 400회의 날갯짓을 하며 비행한다. 날개근육에 전압이 번갈아 들어왔다 꺼졌다 하면 진동하며 앞으로 나아가는 원리다. 사진=EPFL
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이 로봇파리는 뇌에 마이크로컨트롤러를, 눈에는 포토다이오드를 각각 탑재하고 있어 검은색과 흰색패턴을 분간해 낸다. 과학자들은 이 파리가 물체 표면에 난 검은 색깔의 길을 따라 가게 할 수도 있다. 사진=EPFL

이 로봇파리의 뇌에는 마이크로컨트롤러를, 눈에는 포토(광)다이오드를 설치함으로써 흑백 컬러의 패턴을 인식할 수 있어 이 로봇파리가 지면에 그려진 어떤 선이라도 따라 가게 할 수 있다.

이 로봇들은 또한 굴곡이 있는 지형처럼 서로 다른 지형을 옮겨다닐 수 있다.

연구팀은 사이언스 로보틱스에 실린 연구논문에 “이 로봇파리에 유연한 인쇄회로기판(PCB)를 통합함으로써 프린트된 좁은 길을 독자적으로 따라가는 1그램도 안되는 자율항법 로봇을 만들 수 있었다”고 썼다. 또 “이는 탄력있고, 부드럽고 연결되지 않은채 작동하는 새로운 세대의 로봇으로 가는 길을 열어준다”고 덧붙였다.


이재구 글로벌이코노믹 기자 jklee@g-enews.com