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광(光) 자극으로 조정하는 ‘가오리 로봇’

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2016년 07월 10일 18:00 프린트하기

사이언스 제공
사이언스 제공

이번 주 ‘사이언스’ 표지는 가오리를 모방해 만든 초소형 ‘가오리 로봇’이 장식했다. 실제 가오리 크기의 10분의 1(무게 10g, 몸통 너비 16㎜)로 만든 이 로봇은 청색광(光) 자극으로 근육을 조종해 움직일 수 있는 ‘바이오하이브리드 로봇’이다.

 

한국인 과학자인 박성진 미국 하버드대 위스생물공학연구소 전임연구원 팀은 서강대, 미국 스탠퍼드대와 공동으로 생체모방 가오리 로봇을 개발해 ‘사이언스’ 8일자에 발표했다.

 

납작한 몸통에 긴 꼬리를 가진 가오리는 머리에서 꼬리까지 웨이브를 타며 빠르게 헤엄칠 수 있다. 에너지 효율도 높아 잠수함이나 비행기 선체 설계에도 활용된다.

 

연구진은 금으로 가오리와 똑같은 구조로 뼈대를 만들고, 탄성고무로 부드러운 피부를 만들었다. 여기에 쥐의 심장근육세포를 이용해 실제 가오리와 같은 근육 조직을 만들었다.

 

연구진은 머리 부분에 위치한 심장근육세포의 유전자를 조작해 광 활성을 띠도록 만들었다. 여기에 청색광을 쪼이면 전기신호가 몸 전체로 퍼져나가면서 근육이 순차적으로 수축하고 이완하며 가오리 로봇이 헤엄을 치게 된다. 별도의 동력원이 필요 없는 셈이다.
 
이때 머리 부분에 가하는 빛의 주파수를 조절하면 가오리 로봇의 움직임을 조정할 수 있다. 연구진은 이 광학적 자극을 왼쪽과 오른쪽 2개로 구분해 가오리 로봇의 방향도 조정할 수 있도록 만들었다. 두 빛의 주파수를 다르게 하면 가오리는 한쪽으로 방향을 틀게 된다. 연구진은 이런 방식으로 가오리 로봇이 장애물을 피해 헤엄치게 만드는 데 성공했다.

 

가오리 로봇의 수영 실력은 실제 가오리의 63% 수준으로, 지금까지 개발된 바이오하이브리드 로봇 중에서는 성능이 가장 뛰어나다. 박 연구원은 “가오리 로봇은 향후 인공심장과 인공생명체 등을 개발하는 데 기여할 것”이라고 밝혔다.

 

 

광 활성을 띤 머리 부분에 왼쪽과 오른쪽 2개로 구분한 광 자극의 주파수를 각각 1.5㎐, 3㎐처럼 서로 다르게 하면 가오리 로봇의 방향을 조정할 수 있다. 주파수가 같을 경우 앞으로 전진한다. - 사이언스 제공
광 활성을 띤 머리 부분에 왼쪽과 오른쪽 2개로 구분한 광 자극의 주파수를 각각 1.5㎐, 3㎐처럼 서로 다르게 하면 가오리 로봇의 방향을 조정할 수 있다. 주파수가 같을 경우 앞으로 전진한다. - 사이언스 제공

[☞기사 바로가기] 초소형 ‘가오리 로봇’ 웨이브 타며 물속 유유히

 

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