혹시 미션임파서블 4: 고스트 프로토콜을 보셨나요?

미션임파서블 4의 백미는 초고층 빌딩 벽을 특수장갑을 끼고 오르는 장면이 아닐까 싶습니다. 기억나시나요?
오늘은 미션 임파서블에서 과학을 찾았습니다.

게코 도마뱀처럼 수직으로 되어있는 벽을 기어올라갈 수 있다면?
개미 크기의 로봇이 인간의 몸속을 돌아다니며 바이러스와 싸우고 망가진 세포를 고칠 수 있다면?
뱀 로봇이 구석구석을 자유자재로 다녀 재난현장의 잔해더미에서 생존자를 찾아낼 수 있다면?

미션임파서블의 톰 크루즈처럼 게코 도마뱀 장갑을 끼고 63빌딩(...)을 오르고 있는 본인을 상상해보세요!
※ 절대 따라 하거나 시도하면 안 됩니다.

영화 미션 임파서블 : 고스트 프로토콜 중 / 이미지 출처: 네이버 영화

위에서 이야기한 개미 크기의 로봇이나 뱀 로봇, 게코 도마뱀 장갑은 생체 모방 기술로 실제로 구현하고 있거나 구현하고자 개발 중에 있는 내용입니다.

생체 모방(자연모사)이란 인간이나 곤충과 같은 동물의 구조, 운동, 감각 등을 모사하거나 변형하여 로봇에 적용하는 기술을 의미합니다.
최근 전자공학, 컴퓨터 공학의 급속한 발전으로 시스템의 고효율화, 저가격화, 소형화 추세에 따라 생체 모방 로봇에 대한 연구가 급증하고 있습니다.

소금쟁이 로봇이 있다는 걸 알고 계시나요?
소금쟁이의 생물학적 특징을 반영한 68mm의 소금쟁이 로봇이 개발되었습니다.

소금쟁이 로봇은 국내 신진연구자인 고제성 박사님이 하버드와 개발한 것으로 생체모방과 더불어 유체역학과도 긴밀하게 관련이 되어있습니다. 생물의 움직임과 유체역학, 로봇 기술을 접목하여 기존에 상상만 할 수 있던 로봇을 만들어내었는데요.

실제로 소금쟁이의 1.3배 정도밖에 안되는 크기라고 합니다. 물 위에 떠있는 것은 기본이고, 물 위로 최대 14cm까지 뛰어오를 수 있습니다.
소금쟁이 로봇은 재해나 오염지역, 전장에서 대량으로 흩어져 감시와 정찰, 인명 발견 목적 등 다양한 분야에서 사용될 것으로 봅니다.

Can a robot jump on water? (출처: Science 매거진 YouTube)

미국 하버드대학 로버트 우드 박사 연구실에서는 Robobee라는 80mg의 초소형 날갯짓 비행체를 개발하였습니다.
Robobee는 작고 가벼운 날개가 달린 로봇으로 몸체를 탄소 섬유로 만들어졌으며 공기 흐름이 바뀌어도 날개를 제어하는 시스템 덕에 공중제비나 공중 정지 같은 비행 묘기도 선보이며 안정적으로 비행을 할 수 있습니다.
Robobee는 (컨트롤 파워선을 연결하긴 했지만) 3cm 남짓한 크기의 벌을 닮은 로봇으로 날갯짓을 하여 비행에 성공하였습니다.

Robobee는 향후 정찰 및 감시, 재난 지역에서의 조난자 수색 및 구조 활동, 대기 토양 및 수질 오염과 관련한 환경 감시, 의료 장비 등으로 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

Controlled Flight of a Biologically-Inspired, Insect-Scale Robot (출처: Microrobotics Lab YouTube)

생물체의 몸체 전체가 아닌 일부만을 모방하는 기술도 개발되고 있습니다. 코끼리의 코(크기에 관계없이 물건을 쥘 수 있음), 게코 도마뱀의 발바닥(수직 벽을 기어오를 수 있음) 등을 그 예로 볼 수 있습니다. 더 나아가 생물체의 근육 운동 자체를 모방하려는 시도도 이루어지고 있습니다.
뿐만 아니라 금속 등을 사용한 ’인공근육’ 개발도 꾸준히 이뤄지고 있습니다.

이미지 출처: Festo

생물은 다양한 특성의 재료들이 적재적소에 위치하고, 기존의 로봇이 구현하기 힘든 성능을 보여주는 예가 많습니다. 재료, 가공, 전기, 전자, 설계 기술의 발달로 점점 구현 가능한 요소가 많아지게 되면서 생물의 뛰어난 특성을 분석하여 로봇에 알맞게 적용하는 것이 가능해지고 있습니다.
또한 생체 모방형 로봇은 생물학이 로봇공학만으로는 찾기 힘든 최적화된 로봇 운동의 해법을 제시할 수 있다는 것을 보여주고 있습니다.
미래에는 지금 하고 있는 연구가 경제성, 안전성을 모두 갖추어 모든 사람에게 로봇을 더욱 가까이, 일상 속으로 가져갈 수 있는 기술이 되기를 희망하고 있습니다.

참고 자료
1. 지식백과, ’생체모방형 로봇’ https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=3572451 cid=58940 categoryId=58956
2. 로봇신문(2013). 세계 최소형 비행로봇 ’로보비(RoboBee)’ 개발. 로봇신문, 5월 27일.
3. 로봇신문(2016). [KRoC2016]’생체모사 로봇’에 주목해야. 로봇신문, 1월 27일.
4. 로봇신문(2016). 독일 훼스토 ’로봇 캥거루’ 인기 짱 . 로봇신문, 3월 8일.
5. 류준영(2015). 어쩌면 저 곤충도 로봇일지 모른다. 머니투데이, 8월 15일.
6. 에듀진(2018). 미래기술의 힌트, ’동물’에게 얻는다. 교육뉴스, 12월 26일.
7. 조수연(2016). 자연의 지혜가 담긴 ’생체 로봇 도감’. 이코노믹 리뷰, 9월 8일.
8. 한국디자인진흥원(2018). 페스토의 놀라운 모바일 생체모방 로봇들.
9. Science Magazine(2015) Can a robot jump on water?. https://www.youtube.com/watch?v=CnFBXM5641k
10. Libero Song(2014). 아무런 선없이 배터리로 동작하는 MIT 치타로봇. techNeedle, 9월 19일.
11. Microrobotics Lab(2013). Controlled Flight of a Biologically-Inspired, Insect-Scale Robot.
https://www.youtube.com/watch?v=b9FDkJZCMuE

※ 본 내용은 MATERIC(www.materic.or.kr)에서 제공받은 연재 내용 중 일부를 인용하였습니다.
http://www.materic.or.kr/community/rising_mterview/content.asp?f_id=12 page=4 s_kinds= s_word=