(RoboBee is the first-ever aerial and aquatic capable insect-scale robot
(Credit: Harvard Microrobotics Lab/SEAS))
하버드 대학의 연구자들은 하늘을 날 수 있는 곤충 크기의 로봇인 로보비(RoboBee)를 선보였습니다. 하버드 대학의 엔지니어링 및 응용과학부 (Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS)) 및 와이스 연구소 (Wyss Institutue)가 만든 이 로봇은 각각의 날개에 개별적인 압전 소자 (piezoelectric effect element)를 이용해 초당 120회 날개짓이 가능한 능력을 지니고 있으며 무게는 80mg, 날개 너비는 3cm 정도에 불과합니다.
그런데 이 로봇이 이제는 물속에서 헤엄도 칠 수 있다고 합니다. 사실 물속과 하늘에서 움직이는 로봇을 만들기는 매우 어렵습니다. 서로 구조, 생김새, 그리고 추진 장치가 다 달라야 하기 때문이죠. 하지만 자연은 이미 오래전 여기에 대한 해답을 내놨습니다. 수많은 바다새들은 물고기를 잡기 위해 잠수했다가 다시 물위로 날아오르는 능력을 가지고 있기 때문입니다.
현재 기술로 이런 로봇을 만들기는 어렵지만, 하버드 대학의 연구자들은 자신들의 로보비가 물속에서도 헤엄칠 수 있다는 사실을 발견했습니다. 하지만 사실 쉽지 않은 부분도 있었다고 합니다.
아이러니 하게도 가장 어려운 부분은 로보비의 가벼운 무게 때문에 물속으로 잠수를 하는 것이었습니다. 즉, 표면 장력 이야기입니다. 로보비 같은 작고 가벼운 물체를 물에 던지면 아래로 가라앉기 보다는 표면에 둥둥 뜨게 됩니다. 이는 단지 밀도만의 문제가 아니라 표면 장력이라는 숨은 힘이 있습니다.
따라서 로보비는 물에 잠기기 위해 충분한 속도로 수면에 충돌해야 합니다. 그 이후 물속에서 날개짓을 해서 움직이게 되는데, 전류가 통하지 않게 하기 위해 물에서 이온을 제거하는 등 다른 어려운 과정도 같이 거쳤다고 합니다. 아무튼 이 과정을 거친 후 로보비는 이제 헤엄도 칠 수 있게 되었습니다.
(동영상)
물의 밀도는 공기보다 1000배는 높기 때문에 로보비는 물속에서 초당 120회가 아니라 9회 정도로 낮춰서 날개를 움직입니다. 방향을 바꾸는 것은 날개의 각도를 바꿔서 가능합니다. 현재는 공중에서 물로 뛰어드는 일만 가능하지만, 앞으로는 반대의 과정도 성공시키기 위해서 연구중입니다.
과연 이런 로보비가 어떤 실용성이 있을지는 아직 판단하기 이르지만, 아무튼 미세 로봇 공학의 승리라고 불러도 될 만큼 작고 운동성이 좋은 로봇을 개발한 것은 분명합니다. 앞으로 과연 어떤 응용이 가능할 지도 궁금하네요.
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