서울대 기계항공공학부의 김호영ㆍ조규진 교수 공동 연구팀은 소금쟁이가 물의 표면장력을 이용해 도약하는 방식을 본뜬 ‘수상 도약 로봇(water jumping robot)’을 개발했다고 31일 밝혔다.
연구팀은 소금쟁이가 물 위에서 뛰어오를 때 단순히 수면을 누르지 않고, 넓게 벌렸던 다리 4개를 가운데로 모은 후 위로 뛰어오르는 성질에서 착안했다. 다리를 가운데로 모으는 시간을 최대한 끌어 가속에 필요한 힘을 버는 동시에, 물을 누르는 힘도 표면 장력이 버틸 수 있는 한계치 이하로 조절해 물 아래로 빠지는 일 없이 힘차게 도약하는 것이다.
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| [사진=소금쟁이 로봇(서울대학교 제공)] |
연구팀은 이 구조를 따 소금쟁이처럼 표면 장력을 최대한 활용해 효율적으로 뛰는 로봇을 개발했다. 벼룩의 도약기관 구조를 딴 ‘토크 역전 메커니즘’을 활용해 소금쟁이의 다리 회전(모으기) 및 추력 곡선을 모사했고, 구동장치(actuator)의 최대 추력도 표면 장력 허용 한계를 넘지 않도록 설계했다고 연구진은 밝혔다. 이런 구동 장치로 구현한 로봇의 몸무게는 단 68㎎이다.
수상 도약 로봇은 재난ㆍ재해에 사용될 것으로 기대된다. ‘휴머노이드’와 차별된 분야로 재해나 오염지역, 전장에서 대량으로 흩어져 감시와 정찰, 인명 발견 목적으로 사용될 전망이다. 다만 상용화까지 전력공급 등 해결돼야 할 과제들을 앞두고 있다.
연구팀의 연구결과는 국제 학술지인 ‘사이언스’ 온라인판에 게재됐다.
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