서울대-하버드대 교수팀, 소금쟁이 로봇 공동 개발…‘물 위에서 폴∼짝’

서울대-하버드대 교수팀 공동 개발… 길이 2cm, 무게 68mg, 14cm 점핑



맑은 물 위에 떠 있는 작은 로봇. 길이 2cm인 직사각형 몸통에 가늘고 긴 네 다리를 드리운 모습이 영락없는 소금쟁이다. 무게는 고작 68mg. 물 위에 평화롭게 앉아 있던 로봇이 길게 뻗은 네 다리를 몸쪽으로 모으는가 싶더니 이내 수직으로 솟구친다. 로봇이 뛰어오른 높이는 몸길이의 7배에 이르는 14.2cm. 뛰어난 점프력도 실제 소금쟁이와 비슷하다.

소금쟁이를 모사한 ‘소금쟁이 로봇’은 조규진, 김호영 서울대 기계항공공학부 교수팀과 로버트 우드 미국 하버드대 교수팀이 공동으로 개발해 ‘사이언스’ 31일 자에 발표했다.

육지 동물은 다리로 지면을 박차면서 뛰어오르는 반면 소금쟁이는 넓게 벌린 네 다리를 가운데로 모았다가 점프한다. 이때 발이 수면을 누르면서 물 속으로 빠지지 않기 위해 물의 표면장력을 넘지 않을 정도로만 힘을 준다.

연구진은 소금쟁이의 도약 과정을 로봇으로 모사하기 위해 형상기억합금을 소재로 썼다. 형상기억합금은 잘 휘면서도 원래 상태로 되돌아오는 특성이 있어 로봇이 물에 떠 있을 때와 도약할 때 다리 모양을 바꿀 수 있다. 연구진은 다리에 초경량 액추에이터(구동 장치)를 달아 다리의 힘이 물의 표면장력보다 작아지도록 조절했다.

조 교수는 “그동안 소금쟁이가 수면 위를 미끄러지듯 달리는 과정에만 초점이 맞춰져 있었는데 이번에 처음으로 도약 과정을 밝혀냈다”면서 “생물학자, 유체역학자, 로봇공학자의 노력이 합쳐져 이뤄진 융합 연구의 대표적인 성공 사례”라고 말했다.



소금쟁이 로봇처럼 곤충만 한 크기로 간단한 기능을 수행하는 생체 모방 로봇은 재해나 오염 지역, 전장에서 대량으로 흩어져 감시, 정찰, 인명 발견 등의 목적에 사용될 수 있다. 조 교수는 벼룩의 다리 구조를 그대로 본뜬 ‘벼룩 로봇’도 개발한 바 있다.

신선미 동아사이언스 기자 vamie@donga.com