소금쟁이 로봇 개발…물의 표면장력 이용해 '수상 도약 로봇'

소금쟁이 로봇 개발…물의 표면장력 이용해 '수상 도약 로봇'
서울대 김호영·조규진 교수 연구팀 성과
'소금쟁이' 도약 특성 밝혀내 로봇 제작 활용

국내 연구진이 소금쟁이처럼 물 위에서 점프하는 초경량 로봇을 개발했습니다.

서울대 기계항공공학부의 김호영·조규진 교수 공동 연구팀은 물 위 소금쟁이가 물의 표면장력을 최대한 이용해 도약하는 방식을 활용한 '수상 도약 로봇'(water jumping robot)을 개발했다고 31일 밝혔습니다.

연구팀의 연구결과는 이날 국제 학술지인 '사이언스' 온라인판에 게재됐습니다.

연구팀에 따르면 소금쟁이는 물 위에서 뛰어오를 때 단순히 수면을 아래로 누르지 않고서 넓게 벌렸던 다리 4개를 가운데로 모으고서 위로 뛰어오릅니다.

다리를 가운데로 모으는 시간을 최대한 끌어 가속에 필요한 힘을 벌고, 물을 누르는 힘도 표면장력이 버틸 수 있는 한계치 이하로 조절해 물 아래로 빠지는 일 없이 힘차게 도약합니다.

연구팀은 이런 소금쟁이의 도약 특성 연구 결과를 바탕으로 소금쟁이처럼 표면 장력을 최대한 활용해 효율적으로 '점프'하는 로봇을 만들어냈습니다.

벼룩의 도약기관 구조를 따라 한 '토크 역전 메커니즘'을 활용해 소금쟁이의 다리 회전(모으기) 및 추력 곡선을 모사했고, 구동장치(actuator)의 최대 추력도 표면 장력 허용 한계를 넘지 않도록 설계했습니다.

이런 구동 장치에 가늘고 긴 형상 합금 다리 4개를 연결해 몸무게가 단 68㎎에 불과한 로봇을 구현했습니다.

로봇의 구동장치는 외부에서 열을 가하면 움직이도록 했습니다.

연구팀은 이 로봇이 수면 아래로 발이 빠지지 않은 채 표면장력을 최대한 이용해 도약하는 것은 물론 뛰는 높이도 지상에서 뛰는 만큼 오를 수 있다고 설명했습니다.

이번 연구는 단지 한 분야 연구자만이 아닌, 생물학자와 유체역학자, 로봇공학자의 노력이 합쳐져서 이룬 융합연구의 모범 사례로 평가됩니다.

연구팀은 수상 도약 로봇이 '휴머노이드' 같은 고비용 로봇과 달리 차별되는 분야에서 활용될 수 있다며 가까운 미래에 재해나 오염지역, 전장에서 대량으로 흩어져 감시와 정찰, 인명 발견 목적으로 사용될 것으로 전망했습니다.

다만, 상용화하려면 전력공급 등 여러 과제가 해결돼야 한다고 설명했습니다.