서울대 연구팀, 물로 가는 자동로봇 개발했다

김호영 교수 연구팀, <사이언스 로보틱스> 논문
건조한 땅 파고드는 야생밀 씨앗 모사해
수분으로 움직이는 ‘하이그로봇’ 개발
오염지역 정보 수집용 ‘스마트더스트’나
피부 치료약물 전달체 등에 쓰일 수 있어

공기 중 수분만 있으면 저절로 앞으로 전진하는 ‘하이그로봇’. 서울대 제공

국내 연구진이 습기만 있으면 저절로 움직이는 로봇을 개발했다.

서울대 기계항공공학부 김호영 교수 연구팀은 25일 “공기에 포함된 수분에 의해 움직이는 소프트로봇인 ‘하이그로봇’을 개발했다”고 밝혔다. 논문은 로봇 분야 과학저널 <사이언스 로보틱스> 24일(현지시각)치 온라인판에 실렸다.

마이크로로봇 개발의 가장 큰 걸림돌은 에너지원으로, 연구팀은 전기 배터리 무게의 한계나 전선으로 연결해야 하는 공간적 한계를 극복하기 위한 대안으로 수분량의 조절만으로 움직이는 로봇 개발에 나섰다. 연구팀은 야생밀과 제라늄의 씨앗이 건조한 땅에서 살아남기 위해 특수한 꼬리를 움직여 스스로 땅을 파고들어가는 데서 연구 방향을 착안했다. 김호영 교수는 “씨앗의 운동 원리를 적용하기 위해 공기 중의 습기를 최대한 빨리 빨아들이고 많이 휘어지는 구조를 생각했다”고 말했다.

씨앗의 꼬리는 수분과 닿아 부풀어 오르는 층과 부풀어 오르지 않는 층을 덧댄 구조를 하고 있다. 셀루로스나 펙틴과 같은 식물성 고분자가 수분을 머금으면 팽창하기 때문에 주변의 습도가 높아지면 한쪽으로 휘고 습도가 낮아지면 반대쪽으로 휜다.

서울대 김호영 교수팀이 개발한 다양한 형태의 하이그로봇. 유튜브 https://youtu.be/-G3GFFTMWN0

연구팀은 씨앗 꼬리의 구조를 관찰해 수분을 빨아들이는 층의 얇은 가닥들이 한 방향으로 배열돼 있다는 사실을 발견했다. 이를 모사해 나노섬유를 한 방향으로 차곡차곡 쌓는 제조방식으로 로봇 구동기를 제작했다. 연구팀은 이 구동기에 한쪽 방향으로만 움직일 수 있도록 특수하게 고안한 다리를 달아 바닥 위에서 빠른 속도로 움직이는 로봇을 만들었다. 로봇은 습한 표면에 올려놓기만 해도 증발로 인한 공기 중의 습도 차이로 끊임없이 전진했다.

김 교수는 “하이그로봇은 전장이나 환경오염 현장에 뿌려 정보를 수집하는 스마트더스트 분야나 사람 피부 위에 올려놓고 치료에 필요한 약물을 전달하는 의학적 용도로 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

이근영 선임기자 [e-mail]