영화 빅 히어로에서 나온 마이크로봇이 현실화 되었다. 수많은 작은 로봇들이 스스로 부품이 되어 구조물로 변하고, 장비로 변하는 등 영화 속에서 인상 깊은 활약을 보여주었던 마이크로봇이 대한민국 한양대학교 유기 나노공학과 연구팀에서 탄생했다. 연구팀에서는 이 로봇은 개미에게서 영감을 받아 개발되었다고 했다.
길이가 불과 600μm(마이크로미터)인 이 로봇들은 자성을 이용해 서로 결합함으로써 개별적으로는 불가능한 임무를 수행할 수 있다. 이것들이 힘을 모으면 단일 로봇보다 300배 무거운 살아있는 공벌레를 강제로 운반할 수 있고, 슈퍼웜이 먹이로 다가가려는 것도 막아냈다.
개미들은 홍수가 발생했을 때 자신들의 몸으로 튼튼한 뗏목을 만들어 서로를 보호하는 모습을 보여주는데, 견고하게 만들어진 개미뗏목은 수면 위에서 최대 12일까지도 버틴다고 한다. 개미들이 보여준 이 협력의 가치는 마이크로봇의 탄생에 큰 영감을 주었다.
마이크로봇은 작동 방식에 따라 크게 두 가지로 구분되는데 광학, 음향장, 자기장 등의 외부 자극을 통해 작동하는 ‘외부 필드 구동’과 로봇 자체의 배터리나 연료를 탑재해 구동하는 ‘자가 구동’으로 나뉜다.
‘외부 필드 구동’을 이용하려면 외부 자극을 인식할 수 있는 센서가 필요하고, ‘자가 구동’을 이용하려면 배터리가 필요하다. 이로 인해 크기와 무게가 증가하고 복잡도가 상승한다. 만약 둘 중에 하나를 선택해야 한다면 배터리를 뺄 수 있는 외부 필드 구동이 상대적으로 유리하기 때문에 해당 마이크로봇은 외부 필드 구동 형태로 개발 되었다. 그리고 자성만 띈다면 센서도 필요 없다는 계산이 나오니 최적의 형태로 자성을 이용한 외부 필드 구동이 선택된 것이다.
그렇다면 현재에 개발된 로봇과 무슨 차이인가?
과거에도 집단 소형 로봇의 연구도 자성을 이용한 로봇에 초점이 맞춰져 있었는데, 하지만 현재와는 다르게 구 형태의 로봇이라 접촉하는 면적이 좁은 탓에 집합 강도가 상대적으로 낮았고 이는 전체적인 수행 능력에 영향을 미쳤다. 이를 개선 시키려 연구진들은 큐브형태의 로봇을 계획했는데 직육면체의 형상은 면대면 접촉을 일으켜 접촉 강도가 증가할 것이고, 보다 나은 수행 능력을 가져올 것으로 기대했고, 그 예상은 적중했다.
접촉 강도가 강화된 자성을 이용한 로봇의 집단 행동은 어마무시했다. 1600배 무거운 장애물을 들어올려 옮겼으며, 같은 방식으로 단일 로봇보다 6700배 무거운 구형 화물을 굴릴 수 있고, 3300배 무거운 직육면체 장애물도 밀어 넘어뜨리는 것을 보여주었다.
이뿐만 아니라 위에서 말한 개미 뗏목처럼 높은 패킹 밀도로 로봇이 빈틈없이 결합 되기 때문에 물 위에서는 단일 로봇 무게의 2000배에 달하는 알약을 안정적으로 띄워 운송하는 모습도 보여주었다. 지상에서도 단일 로봇의 350배에 이르는 무거운 화물을 정교하면서도 빠르게 옮기고 더 나아가 전도성 덩어리를 모아 전등을 켜기도 하는 섬세한 제어 작업도 거뜬히 수행했다.
단순한 힘 외에도 자성을 이용한 절삭력을 보여주었는데, 마이크로 로봇 무리에게 외부 회전 자기장을 걸면 모든 로봇이 일정한 궤도를 그리며 빠르게 회전하게 되는데 이 회전력으로 칼륨 인듐 합금으로 만든 액체 금속을 5초 만에 분리하는 모습도 보여주었다. 이 액체 금속은 단일 로봇 무게에 1만배에 달하는 질량을 가졌지만 마이크로봇의 회전 충격 앞에서는 순식간에 갈라졌다. 그리고 연구진이 보여준 마지막 시연은 혈관이 막혔을 때의 재현을 위해 혈관 크기의 튜브에 혈전보다 더 단단한 두부를 튜브에 채운 뒤 마이크로봇들을 투입하는 것 이었다. 로봇들은 위의 모든 시연장면들을 응용하여 40초만에 두부를 갈아 그 조각들을 운반함으로써 재폐색 위험까지 줄이는 장면을 연출하였다.
영화보다 더 SF적인 현실에 살고 있는 아이러니한 순간이다. 이런 멋진 기술들이 제대로 된 투자자와 사용처를 만나서 확고히 대한민국의 기술로서 세계로 퍼져나갔으면 하는 바램이다.
> comments
댓글
댓글 쓰기