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해양 심층 탐사하는 조용한 로봇 물고기 ‘소피’

   김선미 기자   2018-04-02 17:33
(출처=123RF)

미국 매사추세츠공과대학(MIT) 산하 컴퓨터인공지능연구소(CSAIL) 연구진이 해양 심층을 조용하게 탐사할 수 있는 소프트 로봇 물고기(soft robot fish) 소피(SoFi)를 개발했다. 소피는 혼자서 바다 속을 실제 물고기처럼 조용하고 유연하게 헤엄칠 수 있어 다른 해양 동물을 방해하지 않고 해양 심층을 탐사할 수 있다.

실리콘 고무와 구부러지는 플라스틱으로 만들어진 소피는 한 번 작동에 최대 40분 동안 해저 15m에서 사진과 영상 촬영을 할 수 있다. 연구진이 피지 섬의 산호초 지역인 레인보우 리프에 소피를 풀어놓고 시범 작동을 해 본 결과, 소피는 다른 물고기들과 자연스럽게 어울렸다.

연구진은 소피가 다른 해양 생물을 놀라게 하지 않고 자연스럽게 다가갈 수 있어 사람의 눈으로는 관찰하기 힘들었던 해양 생물에 대해 더 많은 것을 알게 될 것이라고 설명했다. 또한 소피의 몸체는 미리 몰딩돼 3D 프린터로 제작할 수 있기 때문에 제작 비용이 적게 들고 제작 과정도 어렵지 않다.

소피는 압축공기로 가득 찬 부력 탱크가 내장돼 있어 바다 속 어느 깊이든 적응할 수 있다. 또한 반자동으로 헤엄칠 수 있으며 조종 없이도 특정 방향으로 계속 이동할 수 있다. 

다만 사람 다이버가 닌텐도 등에 사용되는 SNES 컨트롤러를 개조한 기기로 소피의 방향을 좌우 또는 위 아래로 조종할 수 있으며, 일직선 또는 회전 이동을 지시할 수도 있고 입수와 출수 등의 지시도 내릴 수 있다. 또한 다이버는 소피의 속도를 조정할 수 있고 행동이나 회전 등을 조정할 수 있다.

소피는 보트에 묶여 움직이거나 커다란 프로펠러로 작동하는 다른 자동 수중 장치와 전혀 다르다. 대신 소피는 스마트폰에 사용되는 리튬 폴리머 배터리로 움직인다. 또한 장착된 모터가 측면 움직임을 가능하게 해준다. 모터가 풍선처럼 생긴 두 개의 챔버에 물을 흘려 보내기 때문에, 소피는 진짜 물고기처럼 유연하게 유영할 수 있다.

또한 강력한 유압구동기가 내부 챔버로 물을 흘려 보냈다 빼냈다 하면서, 소피는 꼬리 지느러미를 앞 뒤로 자연스럽게 움직일 수 있다. 또한 소피는 잠수함 프로펠러보다 훨씬 조용할뿐더러 날카로운 부품이 없기 때문에 훨씬 안전하다. 

연구진은 펌프 시스템과 몸통 및 꼬리 디자인을 개선해 소피의 속도를 더욱 높일 계획이다.

(출처=123RF)

다니엘라 러스 CSAIL 소장은 진짜 물고기가 도망가지 않고 소피와 함께 헤엄치는 것을 보고 연구진은 정말 기뻐했다며, 이는 사람 다이버가 접근하는 것과 매우 다르다고 전했다. 그는 언젠가 소피가 해양 심층의 미스터리를 밝혀줄 것이라 기대한다고 밝혔다.

연구진은 진짜 동물의 모양과 움직임을 모방하는 로봇 디자인 기술인 생체모방기술을 활용했다. 생체모방기술을 활용해 진짜 벌레처럼 꿈틀거리는 대장내시경 검사용 로봇이나 수색구조 작업에 동원되는 바퀴벌레 로봇 등이 개발되기도 했다.

러스 소장은 소피의 크기를 조정하는 것은 충분히 가능하지만, 크기가 너무 커지면 다이버가 소피를 바다에 넣다가 꺼내 올리는 것이 힘들어지고 너무 작아지면 해류에 대한 저항력이 약해진다고 지적했다. 그는 해양 로봇 제작에는 이처럼 제약이 더욱 많다고 설명했다.

[researchpaper 리서치페이퍼=김선미 기자]