물에 비해 매우 낮은 끓는 점을 가지는 물질을 이용한 무소음 소프트 로보틱 부력 조절장치… 수중 탐사 로봇 분야에서 활용 기대

최근 한양대 기계공학부 왕웨이교수 소프트 로보틱스연구실이 소프트 재료 기반의 새로운 부력 조절 장치를 개발했다. 이 소프트 로봇 부레는 가벼운 플라스틱 필름, 유연한 저항 발열체, 폴리머 매트릭스 기반 커버로 구성되어 매우 가볍고, 자유로운 형태 변형이 가능한 특성을 가진다.

바다와 같은 깊은 수중 환경에서 존재하는 다양한 해양 생물은 자신의 깊이를 조절하기 위해 부력을 조절한다. 이러한 기능을 모방하는 기존의 부력 조절 장치는 피스톤, 모터와 같은 복잡한 기계 요소가 필수적으로 사용되어 시스템 전체의 부피와 무게를 증가시킬 뿐 만 아니라, 소음 및 진동의 문제를 함께 수반한다. 이를 극복하기 위해 왕웨이 교수팀은 유체가 상 변화할 때 발생하는 부피 변화 현상을 이용하는 부력 조절 메커니즘을 연구하였으며, 결과적으로, 어떠한 기계 장치의 사용 없이 액체 및 기체로의 상 변화만으로 작동가능한 새로운 개념의 부력 조절 장치를 개발했다. 소프트 로보틱스 연구팀은 소프트 로봇 부레가 적용된 로봇 물고기를 제작하였으며, 수중에서 전기적인 신호만으로 총 10가지의 다양한 움직임을 성취하였다. 이는 기존의 실제 물고기가 구사할 수 있는 모든 움직임을 포함하는 성공적인 결과라고 밝혔다.

왕웨이 교수는 “이번 연구의 성과를 통하여 소프트 로봇 분야에서 기존의 소프트 엑추에이터 구동 방식을 대체할 수 있을 뿐만 아니라, 수중용 로봇 및 탐사 장치 개발에 매우 밀접하게 응용될 수 있음을 기대한다”고 말했다. 한국연구재단 지원으로 수행된 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Material Horizons’ 최신호에 게재됐으며, 논문 제목은 ‘Robotic soft swim bladder using liquid-gas phase transition’이다.