자가 발전해 유영하는 물고기 로봇 나왔다

스스로 생산한 전기로 지느러미를 움직여 물속에서 유영할 수 있는 물고기 소프트로봇(사진)이 개발됐다.

전기 모터 힘을 빌리지 않고 체내를 순환하는 액체 유압을 이용해 전기를 생산해 지느러미를 움직일 수 있어 수질 측정이나 물 정화, 수중 감시 등 다양한 분야에 활용될 것으로 보인다.

로버트 셰퍼드 미국 코넬대 기계항공공학부 교수 연구진은 펜실베이니아대와 공동으로 액체 유압으로 움직이는 물고기 형태의 소프트로봇을 개발했다고 국제학술지 '네이처' 20일자에 발표했다. 소프트로봇은 부드러운 생명체 구조와 형태·기능을 본떠 만들거나 고무처럼 유연하고 신축성 있는 소재로 만든 로봇이다.

연구진은 '라이온 피시'로 불리는 어종인 쏠배감펭을 모방해 몸 길이 약 40㎝의 물고기 로봇을 만들었다. 꼬리지느러미와 특유의 가시 같은 등지느러미, 양쪽 가슴지느러미와 배지느러미 등을 갖고 있는데, 독특한 구조는 물고기 몸 안쪽에 숨어 있다. 물고기 몸체 앞쪽에 있는 펌프 2개를 중심으로 지느러미 구석구석까지 연결된 호스가 마치 생체 심혈관계를 연상시킨다. 실제로 연구진은 물고기 로봇 체내를 순환하는 액체 전해질(이온이 포함된 전기가 통하는 물질)을 '인공 혈액'으로, 체내 호스를 '인공 혈관'이라고 불렀다.

액체 전해질은 유압 펌프에 의해 물고기 로봇 체내의 인공 혈관을 순환한다. 이때 지느러미 부위에 액체가 반복적으로 들어왔다 나갔다 하면서 유압에 변화가 생기고, 이로 인해 지느러미가 좌우로 움직이게 된다. 이런 원리로 물고기 로봇의 배쪽 펌프는 꼬리지느러미를 움직이고, 아가미 쪽 펌프는 등지느러미와 가슴지느러미를 움직인다. 특히 액체 전해질이 순환하면서 이온이 음극(-)과 양극(+) 사이를 이동하며 전자를 주고받는 화학반응을 하는데, 이때 생산되는 전기로 펌프와 전자 장치를 구동하는 구조다. 스스로 발전이 가능한 셈이다.

연구진은 물 909ℓ가 담긴 수조에 물고기 로봇을 넣고 테스트를 진행했다. 수돗물이 졸졸 흐르는 정도의 물 흐름이 있는 상황에서 물고기 로봇은 1분당 자기 몸 길이의 1.56배(약 62㎝) 거리를 헤엄쳐 갈 수 있는 속도를 냈다. 논문 제1저자인 캐머런 오빈 코넬대 박사과정 연구원은 "한 번에 최대 36시간 이상 구동할 수 있어 실제 수중 환경에서 활용하기에 충분하다"고 설명했다.

[송경은 기자]

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