근육 단백질 배열처럼 소형 전기 모터 배치한 실험 장치 제작
시스템의 물리적 구조에서도 협응운동 가능하다는 사실 입증
영국 브리스톨대연구팀이 인체 근육 수축 원리를 모방한'기계식 모터 네트워크'를 개발했다고 밝혔다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '왕립학회 인터페이스 저널(Journal of the Royal Society Interface)'에 게재됐다.(논문 제목:A discontinuously coupled network of phase oscillators replicates cooperation between motors in actomyosin systems)
연구팀에 따르면, 인체 근육은 액토미오신(actomyosin)이라 불리는 수천 개의 분자 모터가 협력해 수축한다. 부하가 커질수록 더 많은 모터를 동원하는 방식으로 힘을 조절하는데, 연구팀은 이 메커니즘을 단순한 기계식 모터 네트워크로 재현하는 데 성공했다.
연구팀은 실제 근육 단백질 배열과 유사한 구조로 소형 전기 모터를 배치한 탁상형 실험 장치를 제작했다. 3D 프린팅 플라스틱 부품과 레이저 커팅 아크릴을 활용해 만든 이 장치는 사전 프로그래밍 없이 스스로 협응하는 이동 파동을 형성하고, 부하 증가에 따라 자동으로 적응하는 모습을 보였다.
연구 책임자인헤르메스 블룸필드-가댈랴(Hermes Bloomfield-Gadêlha) 박사는 "각각의모터들이공유된 골격 구조에 힘을 가하면,시간이 지나면서 배의 노잡이들이 박자를 맞추듯 모터들을 자연스럽게 협응패턴으로 이끈다"고 설명했다.
연구팀은 이번 발견이 근육의 협응 운동이 생화학적 과정뿐 아니라 시스템의 물리적 구조에서도 비롯될 수 있다는 것으로보여준다고 밝혔다.
블룸필드-가댈랴 박사는 "이 원리를 활용하면 복잡한 제어 시스템 없이도 스스로 조직화하는 적응형 인공근육이나 소프트 풀빠따 설계가 가능해질 것"이라고 말했다.
또한 연구팀은 근육 기능에서 모터의 화학적 특성과 시스템 구조가 각각 기여하는 비중을 이해하면, 근육 질환과 노화 연구에도 새로운 단서를 제공할 수 있다고 설명했다.
백승일 기자 robot3@irobotnews.com