물 위 자유자재로 움직이는 초소형 로봇…소금쟁이 다리에서 힌트 얻었다

작성일 08-22

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 아주대 고제성 교수 연구팀 연구 성과…'사이언스' 표지논문 게재 차세대 수상 로봇, 해양탐사, 재난구조 등 다양한 분야에 활용 기대 
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 <img alt="[서울=뉴시스] 과학기술정보통신부는 아주대학교 고제성 교수 연구팀(제1저자 김동진 박사)이 수면 위를 자유자재로 기동하는 곤충 라고벨리아(부채다리 소금쟁이)를 모사한 초소형 로봇을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다고 밝혔다 .(사진=과기정통부 제공) *재판매 및 DB 금지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/22/newsis/20250822030113803idmy.jpg" data-org-width="720" dmcf-mid="KBy1YibYGa" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/22/newsis/20250822030113803idmy.jpg" width="658">
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 [서울=뉴시스] 과학기술정보통신부는 아주대학교 고제성 교수 연구팀(제1저자 김동진 박사)이 수면 위를 자유자재로 기동하는 곤충 라고벨리아(부채다리 소금쟁이)를 모사한 초소형 로봇을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다고 밝혔다 .(사진=과기정통부 제공) *재판매 및 DB 금지
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 [서울=뉴시스] 심지혜 기자 = 물 위를 자유자재로 기동하는 곤충 ‘라고벨리아(Rhagovelia, 부채다리 소금쟁이)’를 모사한 초소형 로봇을 한국 연구진이 세계 최초로 개발에 성공했다. 
 과학기술정보통신부는 고제성 아주대 교수 연구팀이 기초연구사업 지원으로 수행한 이같은 연구 성과가 세계 최고 권위 학술지 사이언스에 표지 논문으로 게재됐다고 22일 밝혔다. 
 라고벨리아는 소금쟁이과 곤충으로 다리 끝에 있는 부채꼴 구조를 순간적으로 펼쳐 빠른 물살에서도 민첩하게 기동할 수 있는 추진력을 생성한다. 
 다리 끝에 달린 팬(fan) 구조는 순간적으로 펼쳐져 추진력을 만들고, 물 위에서는 다시 접히며 저항을 줄인다. 그동안 이러한 초고속 동작이 어떤 원리로 이루어지는지는 수수께끼로 남아 있었다.
 특히 이같은 자연의 현상을 규명하기 위해서는 동일한 구조를 가진 로봇을 실제로 제작해 같은 방식으로 동작하는지 입증하는 것이 필요하다. 
 기존 연구는 단순한 다리 구조나 근육 기반 메커니즘에만 의존하여, 곤충과 같은 속도 조절·회전·제동 등 복잡한 기동을 구현하는 데 한계가 있었다.
 연구팀은 미국 UC 버클리 조지아테크 연구팀과 협력해 이를 규명했다. 
 라고벨리아의 다리 끝 부채꼴 구조가 근육의 힘으로 펼쳐지는 것이 아니라, 수중 환경과의 상호작용(탄성-모세관 현상)으로 인해 다리가 물속에 들어가면 0.01초 이내에 스스로 펼쳐지고, 물 밖에서는 즉시 접히는 초고속 자가 변형 구조를 갖는다는 것을 밝혀냈다. 
 연구팀은 이 원리를 로봇에 구현했다. 21개의 끈 형태의 인공 털로 팬을 제작해 곤충 크기의 로봇에 장착했다. 형상기억합금 기반 인공 근육을 적용해 다리를 자유자재로 움직일 수 있도록 했다. 
 총 무게는 0.23g에 불과했지만 성능은 상당했다. 로봇은 물속에서 팬을 펼쳐 강한 추진력을 얻고, 수면 위로 나오면 즉시 접어 저항을 최소화했다. 실험 결과 회전 속도는 초당 206도, 전진 속도는 체장 대비 1.96배(body length/s)에 달했다. 
 이러한 구조가 물속에서 강한 추진력은 물론 민첩한 방향 전환까지 가능하게 한다는 사실을 확인했다.
 고제성 교수는 “근육이나 모터 없이 환경과의 상호작용만으로 다리가 작동한다'며 "이는 뇌나 센서가 없어도 스스로 상황에 맞게 변형되는 기계적 지능(mechanical intelligence)을 확인했다"고 설명했다. 
 그는 “물이라는 환경에 수백만년간 적응한 결과로 인공지능(AI)도 찾을 수 없었을 것"이라며 "자연이 아주 좋은 솔루션을 제공했다"고 덧붙였다. 
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 [서울=뉴시스] 과학기술정보통신부는 아주대학교 고제성 교수 연구팀(제1저자 김동진 박사)이 수면 위를 자유자재로 기동하는 곤충 라고벨리아(부채다리 소금쟁이)를 모사한 초소형 로봇을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다고 밝혔다 .(사진=과기정통부 제공) *재판매 및 DB 금지
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 이같은 연구 성과는 실제로 수상 수색이나 구조에 활용 가능한 로봇으로 발전할 수 있을 것이란 전망이 나온다. 
 “실용성 있는 수상 수색 로봇으로 발전하려면 크기와 질량을 키우고, 제어 시스템과 센서도 탑재해야 할 텐데 가능하겠느냐”는 질문에 고 교수는 "센서와 전자부품은 이미 스마트워치처럼 소형화·집적화가 상당히 진전돼 있다”고 말했다. 
 이어 “남은 과제는 파워(전력) 문제인데, 태양광·조류·화학에너지 등 자연에서 얻을 수 있는 다양한 옵션을 활용할 수 있다”며 “무선 전력 송신이나 에너지 인베딩 연구도 활발히 진행 중”이라고 설명했다.
 그는 “작고 가벼우면서도 촉각 자극이나 정보 전달이 가능한 웨어러블 장치 개발에 기여할 수 있다”며 “사람과 가장 가까운 디바이스 혁신으로 이어질 것”이라고 했다. 
 이번 성과는 고 교수는 박사과정 시절부터 15년간 꾸준히 연구해 온 결과다. 그는 이미 2015년에도 소금쟁이의 수면 도약 원리를 규명해 사이언스에 논문을 게재한 바 있다.
 그는 "눈에 금방 보이지 않는 결과들은 사실은 (정부 과제를) 수주하기 어렵지만, 사명감을 갖고 '최초', '선도하는' 기술을 보여주고 싶은 욕심이 있었다"며 "나만 할 수 있는 게 아닌, 나도 안하면 아무도 안 할 것 같은 연구를 해야 한다는 의무감이 있었다"고 소회를 전했다.
 ☞공감언론 뉴시스 siming@newsis.com 
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