[1일IT템] 나비봇이 가볍고 빠르게 헤엄친다

미국 연구진 신개념 나비봇 개발
똑딱이핀 같이 몸체 움직여 수영
기존 수영로봇보다 4배이상 빨라

미국 노스캐롤라이나 주립대학 연구진이 개발한 나비봇은 가운데 몸체에 공기를 주입해 똑딱이 핀처럼 위아래로 휘게 만들어 날개를 움직인다. 노스캐롤라이나 주립대학 지 인 교수 제공

[파이낸셜뉴스] 미국 노스캐롤라이나 주립대학 연구진은 사람이 접영할때의 팔 움직임과 닮은 수영 소프트로봇 '나비봇'을 개발했다. 나비봇은 몸체가 똑딱이 머리핀처럼 위아래로 휘어져 날개를 펄럭이게 하면서 헤엄을 친다. 이 나비봇은 이전에 개발된 수영용 소프트로봇들보다 에너지 효율이 높으면서도 4배 이상 빠르게 헤엄칠 수 있다.

연구진은 쥐가오리의 생체역학에 영감을 받아 두종류의 나비봇을 개발했다. 하나는 속도에 중점을 두고, 다른 하나는 방향 전환까지 가능하도록 만들었다.

속도에 중점을 둔 나비봇은 평균 속도가 초당 몸길이의 3.74배 정도다. 방향전환이 가능한 나비봇은 오른쪽이나 왼쪽으로 급회전할 수 있는 고도의 기동성을 갖도록 설계했으며, 초당 1.7배 속도로 헤엄친다.

공기역학과 생물역학에서 날고 헤엄치는 동물들의 에너지 효율을 평가할때 '스트로우홀 수(strouhal number)'를 사용한다. 노스캐롤라이나 주립대학 인딩 치 박사는 "동물이 수영하거나 날때의 최고 추진 효율은 0.2~0.4 사이의 스트로우홀 수"라며, "두 종류의 나비봇 모두 이 범위에 있는 스트로우홀 수를 나타냈다"고 말했다.

나비봇은 날개를 위아래로 펄럭이며 수영한다. 날개가 붙어있는 몸체는 똑딱 머리핀과 비슷하다. 똑딱 머리핀은 일정양의 힘을 주기 전까지 그대로 유지하다가 누르는 힘이 넘어서면 '똑' 하면서 반대쪽으로 휘어진다.

나비봇의 몸체는 부드러운 실리콘으로 만들었다. 부드러운 몸체 속 챔버에 공기를 넣어주면서 날개를 움직인다. 몸체가 팽창하고 수축할 때, 몸은 위아래로 구부러져 날개도 함께 위아래로 펄럭인다.

빠른 속도에 중점을 둔 나비봇은 구동장치 역할을 하는 몸체가 하나다. 이 나비봇은 빠르게 헤엄치지만 좌우 방향전환이 어렵다.

방향전환이 가능한 나비봇은 몸체가 둘로 나눠져 있다. 이 나비봇은 두 몸체를 동시에 작동시켜 앞으로 헤엄치게 하거나 한쪽만 작동시켜 급회전이 가능하다.

노스캐롤라이나 주립대학 기계 및 항공우주 공학과 지 인 교수는 "날개를 펄럭이는 로봇을 개발하려는 대부분의 이전의 시도들은 모터를 사용해 날개에 직접 동력을 공급하는 것에 초점을 맞췄다"고 설명했다. 나비봇은 가운데 몸체를 위아래로 휘어지게 만들어 움직이는 날개를 사용한다.

이는 디자인이 단순해져 무게를 줄일 수 있는 중요한 포인트다.

인 교수는 "프로토 타입의 나비봇은 몸체에 공기를 넣기 위해 가느다란 튜브로 연결돼 있지만 현재 튜브가 없이도 자유롭게 헤엄칠 수 있는 나비봇을 개발 중"이라고 말했다.

연구진은 이 나비봇 개발 결과를 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 최근 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자

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