워싱턴 대학의 연구진이 스스로 비행할 수 있는 무선로봇의 실험 제작에 성공했다. 이에 따라 곤충로봇을 향한 꿈이 실현에 한 발짝 더 다가선 모양새다. UW 뉴스의 사라 맥쿠아테 기자에 의하면, 이전 세대의 로봇들이 날개가 땅에 있는 전자 부품과 연결되어 있었음을 고려하면 이는 로봇 공학 분야에서 매우 중요한 성과이다.

곤충형 비행로봇 '로보플라이'

로보플라이라고 이름붙여진 이 혁신적인 로봇은 이쑤시개보다 약간 더 무겁고, 일반적인 파리와 비슷한 크기를 가지고 있다. 연구팀의 수석 연구원 소이어 풀러 박사는 "무선 곤충로봇이 그저 공상과학소설에나 등장하던 소재일 때가 있었다"며 로보플라이는 "소설 속 로봇을 현실로 한 걸음 더 가깝게 불러왔다"고 자평했다.

연구진이 극복해야 했던 가장 큰 과제는 바로 로봇이 비행을 유지하기 위해 필요한 전력을 공급하는 일이었다. 외부 도움 없는 비행을 위해, 지상에 설치된 레이저를 로보플라이에 부착된 태양광 전지에 쪼이게 된다. 태양광 전지는 레이저의 에너지를 로보플라이의 비행을 위해 필요한 전기로 전환한다. 연구진의 일원이자 폴 G. 알렌 컴퓨터 과학 및 공학 대학의 부교수인 시얌 골라코타 박사에 설명에 의하면, 이 방식은 로보플라이에 불필요한 무게를 추가하지 않으면서 효과적으로 대량의 전력을 빠르게 전송할 수 있는 가장 효율적인 방법이다.

초소형 전기회로와 제어장치

태양광 전지는 7볼트만을 공급할 수 있기 때문에, 연구진은 로보플라이를 땅에서 이륙시키는데 필요한 240볼트를 만들기 위한 기전력을 공급해주는 회로를 설계했다. 또한 연구진은 이 회로에 로보플라이가 날개를 조종할 수 있도록 하는 초소형 제어장치를 삽입했다.

초소형 제어장치는 날개를 언제 움직일지 알려주는 실제 파리의 뇌와 유사하게 작동한다. 실제로 로보플라이에서 이 장치는 날개를 곤충의 날개와 같이 파닥거리게 하는데 필요한 전압을 공급해준다. 제어장치는 짧은 간격을 두고 일련의 펄스를 날개로 보냄으로써 로보플라이의 날개를 전방으로 빠르게 펄럭이게 하고, 날개가 최고점에 도달하면 펄스를 느리게 보낸다. 그 후, 제어장치는 이 과정을 반대로 반복함으로써 로보플라이가 다른 방향으로 날 수 있게 해준다.

이륙과 착륙

현재 로보플라이는 태양광 전지가 레이저의 직접적인 경로상에 위치해 있을 때만 이륙할 수 있으며, 그렇지 않을 경우 전력 부족으로 착륙하게 된다. 비행에 필요한 에너지를 공급하기 위해 레이저는 로보플라이로부터 7피트 이내에 있어야 한다. 그러나 레이저는 인간의 눈에 해롭기 때문에, 로보플라이가 대중에 공개되는 일은 가까운 시일 내에는 없을 것으로 보인다.

연구진은 로보플라이의 비행을 유지하기 위해 레이저를 움직일 수 있게 되기를 바라고 있다. 이뿐만 아니라, 그들은 레이저를 초소형 건전지나 전자파에서 에너지를 얻을 수 있는 장치로 대체할 계획을 가지고 있다. 전원 공급원을 변경함으로써 로보플라이를 특정 작업에 적합하게 맞춤형으로 제작할 수 있다. 또한, 미래의 로보플라이는 스스로 길을 찾고 작업을 완수할 수 있도록 더 우수한 소형 컨트롤러와 센서를 가지게 된다.

로보플라이 무리로 환경 지킨다

풀러 박사는 건물 주위를 날아다니며 새는 파이프에서 나오는 가스 기둥을 감지함으로써 메탄 누출을 감지할 수 있고, 이를 통해 가스 누출을 쉽게 수리하고 온실가스 방출을 줄이는데 도움을 줄 수 있는 로보플라이 무리를 계획 중이다. 그는 이런 로봇에 대한 아이디어를 냄새 추적에 능숙한 생물인 파리에서부터 얻었다고 한다.

연구진은 미래에는 파리에게서 찾아볼 수 있는 뛰어난 냄새 감지 능력을 가진 로보플라이를 제작하기 위해 노력하고 있다. 이러한 로봇은 실제 파리처럼 썩은 과일에서 나오는 항산화제를 감지하고 두 종류의 수소를 구분할 수 있을 것이다. 두 종류의 같은 물질을 구분하는 일은 비행 로봇으로 해내기 어려울지도 모르나, 이 경우 소형 단일 화학물질 감지기를 장착하면 된다.

[researchpaper 리서치페이퍼=홍성윤 기자]