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코넬대, 인공 혈액으로 동작하는 로봇 물고기 개발

기사승인 2019.06.24  16:43:35

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- 펜실바니아대학 연구팀과 공동으로 '네이처'에 기고

   
 

미국 코넬대와 펜실바니아대학 연구팀이 바다의 포식자 '솔배감펭(Lionfish)'을 닮은 소프트 로봇 물고기를 개발했다고 '기즈모도' 등 매체들이 보도했다. 이 로봇 물고기는 동물의 순환계와 혈액을 모사한 순환 시스템과 인공 혈액을 갖추고 있어 자율적으로 장시간 유영하는 게 가능하다.

연구팀은 이번 연구 성과를 과학 전문저널인 ‘네이처’에 게재했다. 이번에 개발한 로봇 물고기는 살아있는 물고기처럼 장시간 자율적으로 움직일 수 있다. 혈액과 같은 합성물이 로봇에게 동력을 제공하고 동시에 추진력을 제공한다. 인공 혈액이 액체 배터리처럼 작용하는 셈이다.

'기즈모도'에 따르면 대부분 로봇들은 배터리처럼 단일 목적을 갖는 구성요소들의 집합으로 이뤄져 있다. 배터리는 에너지를 저장하고 다른 구성요소에 힘을 전달하는 역할을 한다. 이에 비해 동물들은 복합 기능을 하는 구성 요소들로 이뤄져 있다. 예를 들어 물고기의 아가미는 물밑에서 산소 교환을 가능하게 할뿐 아니라 체내 압력 유지, 산염기 균형, 노폐물의 처리 등과 같은 여러 기능을 갖고 있다.

하지만 로봇의 구성 요소들은 단일 목적을 수행하기 위해 만들어졌다. 여러 기능을 수행하려면 구성 요소를 추가해야 하는데 이렇게 하면 로봇의 크기가 커져버린다. 크기가 커지면 로봇을 움직이게 하기 위해 배터리 용량이 더 커져야 한다.

코넬대와 펜실바니아대학 연구진은 단일 목적이 아니라 2중의 목적을 갖춘 로봇 구성 요소를 만들면 로봇이 보다 오랜시간 배터리 재충전 없이도 동작할수 있을 것으로 봤다. 이번에 개발한 로봇 물고기의 순환계와 인공혈액은 로봇에게 동력을 제공하면서 추진력의 원천으로도 활용된다. 

   
 

로봇 물고기 내부에는 가슴 지느러미 펌프, 꼬리 지느러미 펌프, 블루투스 어댑터, 마이크로 콘트롤러 등이 내장되어 있다. 로봇 물고기 안에 있는 인공 혈액의 양은 0.2리터 정도다.

로봇 물고기의 가슴 지느러미 펌프는 물을 역류하면서 헤엄칠수 있도록 하며 꼬리 지느러미 펌프는 인공 혈액이 앞뒤로 이동하면서 추진력을 갖게 된다. 로봇 물고기의 인공 혈액은 유체 동작액(hydraulic fluid)의 형태를 이루고 있다. 아연이 산화하면서 전자를 발생시키고 로봇 물고기의 마이크로 컨트롤러와 펌프를 작동시킨다. 

연구팀이 로봇 물고기를 실험한 결과 1분에 자신의 몸보다 1.5 정도 긴 거리를 이동했으며 작동 시간은 36시간에 달했다. 이론적으로 이 파워시스템의 에너지 밀도는 리터당 322와트/시간인 것으로 나타났다.

연구진은 이번에 개발한 기술을 개선하면 앞으로는 배터리 재충전 없이 동물처럼 장시간 활동할수 있는 로봇 기술의 구현이 가능하다고 설명했다. 마치 사람이 여러 날 먹지 않고도 활동할 수 있는 것처럼 로봇도 동물처럼 장시간 에너지를 저장하고 활용할 수 있을 것으로 보고 있다.

장길수 ksjang@irobotnews.com

<저작권자 © 로봇신문사 모바일 무단전재 및 재배포금지>
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