소금쟁이 '물위 활동' 비밀 풀었다

국내 과학계 연구진이 세계 최초로 소금쟁이가 물 위에서 기민하게 움직이는 원리를 구현한 초소형 로봇을 개발했다. 이는 앞으로 재난현장 수색이나 환경감시 등에 활용될 것으로 보인다.

과학기술정보통신부는 22일 아주대학교 고제성 교수팀이 미국 캘리포니아대 버클리캠퍼스, 조지아공대 과학자들과 협력해 소금쟁이과 곤충 '라고벨리아'(Rhagovelia) 신체 특징을 모사한 초소형 로봇 '라고봇'(Rhagobot)을 개발했다고 밝혔다. 해당 연구는 세계적 권위의 학술지 '사이언스' 22일자 표지 논문으로 실렸다.

이번 연구는 일반 소금쟁이의 10분의 1 크기인 부채다리 소금쟁이(라고벨리아)가 빠른 물살에서도 민첩하게 움직이는 원리를 처음 규명하고, 이를 초소형 로봇으로 구현했다는 데 의미가 있다. 향후 센서와 동력, 로봇 전장부에 대한 연구가 진전되면 수질 탐사나 재난현장 수색 등에 쓰이는 소형 수상 로봇 개발, 몸에 걸치는 초소형 전자기기(웨어러블 디바이스) 제품 개발에도 활용될 것으로 전망된다.

라고벨리아는 가운뎃다리 끝에 여러 가닥의 미세한 털이 부채꼴 모양으로 나 있다. 이를 물속에서 0.01초 안에 펼쳤다 접으면서 강한 추진력을 얻는다. 과학계는 그동안 이 부채꼴 구조가 어떤 원리로 움직이는지 파악하지 못했다.

연구진은 근육의 힘이 아니라 물의 표면장력과 탄성 등 수중 환경과의 상호작용(탄성 모세관 현상)으로 인해 순식간에 변형된다는 사실을 밝혀냈다. 고제성 교수 연구진은 5년 간의 연구 끝에 해당 메커니즘을 적용한 무게 0.23g, 가로 10cm, 세로 8cm 크기 소금쟁이 로봇을 만들어 실제 라고벨리아와 같은 기동에 성공했다.

미세한 폴리아마이드 소재 인공 털 21가닥을 로봇 다리 끝에 붙여 가로 5mm, 세로 10mm 규모 부채꼴 구조를 만들었다. 이로써 물 위에서도 자유자재로 움직일 수 있는 로봇(라고봇)을 만들어냈다.

고제성 교수는 "표면장력을 최대한으로 최적화해서 움직이는 소금쟁이의 기동 구조는 물이라는 환경에 수백만년 적응한 결과이자 인공지능(AI)도 만들 수 없는 자연의 해법"이라며 "로고봇은 앞으로 환경 감시나 구조활동 등 다양한 임무에 활용할 수 있을 것"이라고 소개했다.