굴착기 필요없는 두더지 로봇 개발

카이스트 연구진, 두더지 체형·습성 모방
시추기·펌프 등 복잡한 공정 혼자서 해결
굴착 속도 시속 1.46미터…기존 로봇의 3배

카이스트 연구진이 개발한 지하탐사용 두더지로봇 ‘몰봇’. 카이스트 제공

카이스트(한국과학기술원) 연구진이 두더지의 체형과 습성을 모방한 지하 탐사용 로봇을 개발했다. 이 대학 전기및전자공학부 명현 교수팀(미래도시로봇연구실)이 개발한 이 두더지 로봇의 이름은 `몰봇(Mole-bot)'이다.

연구진은 4일 “시추기와 파이프라인, 펌프 등 각종 장비를 조합해 일을 진행해야 하는 기존 굴착 작업과 달리 몰봇은 혼자서 모든 작업을 할 수 있는 게 가장 큰 장점”이라고 밝혔다. 연구진은 `몰봇'을 이용할 경우 거추장스럽고 복잡한 공정에서 비롯되는 문제들이 발생하지 않을 뿐더러, 시추 때 쓰는 여러 화합물이 필요 없어 환경 오염 유발도 크게 줄일 수 있을 것으로 기대했다.

치젤투스 두더지(왼쪽)와 이를 모방한 굴착 메커니즘.

몰봇은 크게 드릴링부, 잔해 제거부, 방향 전환 허리부, 이동·고정부 이렇게 네 부분으로 구성된다. 크기는 지름 25cm, 길이 84cm, 무게는 26kg이다. 드릴링부는 이빨로 토양을 긁어내는 두더지 중 하나인 `치젤 투스(Chisel tooth mole)'에서 아이디어를 얻었다. 잔해 제거부는 크고 강력한 앞발을 이용해 땅을 굴착하고 잔해를 제거하는 두더지 `휴머럴 로테이션(Humeral rotation mole)'의 어깨 구조를 본따 설계했다. 휴머럴 로테이션 두더지는 길쭉한 견갑골을 갖고 있는데, 연구진은 이를 모방해 앞쪽 잔해물을 제거할 수 있는 앞발 구조를 개발했다. 굴착기 역할을 하는 앞몸체와 이동·고정 역할을 하는 뒷몸체를 연결하는 몰봇의 허리부는 두더지의 허리를 흉내내 땅속에서도 360도 방향 전환이 가능하도록 했다.

휴머럴 로테이션 두더지의 생체 구조(왼쪽)와 이를 모방한 앞발 잔해 제거 메커니즘.

뒷몸체를 구성하는 이동부는 3개의 유닛을 삼각형 형태(120°간격)로 배치해 안정적인 지지와 이동이 가능하다.

몰봇에는 위치를 측정할 수 있는 센서 시스템도 있다. 땅속은 무선통신을 활용하기 어려운데다 어둡기 때문에 카메라나 레이저 센서를 쓰기 어렵다. 연구진은 대신 자기장 센서를 포함한 관성항법 센서로 지구 자기장 데이터 변화를 측정하는 방식으로 로봇이 자신의 위치를 인식할 수 있게 했다. 연구진은 “이를 통해 몰봇은 지하공간에서도 3차원 자율 주행이 가능하다”고 밝혔다. 몰봇의 굴착 속도는 시속 1.46m다. 연구진은 “이는 기존 세계 최고 방식보다 3배 이상 빠른 것”이라고 밝혔다.

왼쪽부터 명현 교수, 이준석 박사과정, 크리스티안 연구원, 임현준 박사과정.

연구진은 "몰봇이 기존 로봇들보다 훨씬 효율적으로 지하자원을 탐사할 수 있고 경제성도 좋다"며 탄층 메탄가스, 희토류 등 새롭게 주목받는 자원들이 묻혀 있는 곳을 탐사하는 데는 물론, 향후 예상되는 행성이나 소행성의 탐사 등에도 적용할 수 있을 것으로 기대했다.

곽노필 선임기자 [e-mail], ▶곽노필의 미래창 바로가기