광둥기술사범대학과 공동 연구…온도·습도·자기장 3중 감지 가능하고 자기 몸무게 2.5배 화물 운송 성공
중국 광둥공업대와 광둥기술사범대 공동 연구팀이 육지와 물속을 자유롭게 오가며 임무를 수행하는 개미 크기의 초소형 ‘수륙양용 소프트 메리트카지노’을 개발했다고 지난 29일 밝혔다.
온도, 습도, 자기장이라는 세 가지 외부 자극에 동시에 반응하면서도 상호 간섭 없이 정밀한 제어가 가능해 기존 소프트 메리트카지노의 기술적 한계를 극복했다는 평가를 받는다. 향후 재난 현장 수색, 오염 지역 모니터링, 표적 약물 전달 등 다양한 분야에 활용될 전망이다.
중국 광둥공업대 천신(Chen Xin) 교수와 광둥기술사범대학 궈위안후이(Guo Yuanhui) 박사 공동 연구팀은 곤충에서 영감을 받아 다양한 지형에서 화물을 운송할 수 있는 소프트 메리트카지노을 개발했다고 ‘하얼빈공과대학 저널센터’를 통해 발표했다. (논문 제목:Facile Fabrication of Soft Robots With Temperature/Humidity/Magnetic Field Responsiveness for Cargo Transportation in Complex Terrains)
소프트 메리트카지노은 유연한 소재로 만들어져 좁은 공간을 통과하거나 섬세한 환경과 안전하게 상호작용할 수 있어 큰 기대를 모으고 있다. 하지만 기존 메리트카지노들은 대부분 단일 환경(육지 또는 물)에 최적화돼 있고, 빛이나 열 등 한 가지 자극에만 반응하는 한계가 있었다. 여러 감지 기능을 결합하려는 시도도 있었으나, 신호 간섭 문제로 정밀한 제어에 어려움을 겪었다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 ‘3중 샌드위치’ 구조의 신소재 필름을 개발했다. 폴리이미드(PI) 필름을 화학 처리해 온도와 습도에 반응하는 폴리아믹산(PAA) 층을 만들고, 그 위에 자성 입자를 포함한 실리콘 고무 층을 결합했다. 각 층이 서로 다른 자극을 독립적으로 감지하도록 설계해 신호 간섭 문제를 원천적으로 차단한 것이다.
이 기술로 탄생한 메리트카지노은 무게가 8mg에 불과하지만 놀라운 성능을 보여준다. 물 위에서는 실제 ‘물맴이(Whirligig beetle, 물 위에서 뱅글뱅글 빠르게 헤엄치는 딱정벌레의 일종)’와 비슷한 초속 9.6cm로 움직일 수 있으며, 자기 몸무게의 2.5배에 달하는 화물을 운반할 수 있다.
연구팀이 공개한 실험 영상에서 메리트카지노은 작은 조약돌을 싣고 물속을 이동한 뒤, 경사면을 올라 육지를 통과하고 다시 물로 들어가 목표 지점에 도달했다. 이후 근적외선을 쬐어주자 메리트카지노의 형태가 변하며 화물을 정확하게 내려놓는 데 성공했다. 이는 픽업, 지형 횡단 운송, 표적 지점 방출까지 이어지는 복합 임무 수행 능력을 입증한 것이다.
연구팀은 “이번 연구는 특정 환경에 국한됐던 시제품 수준을 넘어, 복잡하고 예측 불가능한 실제 환경에서 임무를 수행할 수 있는 범용 소프트 메리트카지노의 가능성을 열었다”며 “수중 시설 검사나 오염된 습지 모니터링, 재난 지역 등 인간이나 기존 메리트카지노이 접근하기 어려운 곳에서 핵심적인 역할을 할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
백승일 기자 robot3@irobotnews.com