펜·잉크로 로봇 움직인다…"다단계 로켓 움직임도 설계"

(왼쪽부터) 송서우 스탠포드대 박사, 이수민 서울대 박사, 권성훈 서울대 교수, 김지윤 UNIST 교수. 서울대 제공.

펜과 잉크를 이용해 수면 위에서 로봇이 움직이도록 하는 기술이 개발됐다. 

서울대는 1일 권성훈 전기정보공학부 교수, 김지윤 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 교수, 송서우 스탠퍼드대 박사 공동 연구팀이 펜과 잉크를 이용해 빠르고 간편하게 로봇을 제작하는 기술을 개발했다고 밝혔다. 

연구팀은 마랑고니 효과를 응용해 로봇을 개발했다. 마랑고니 효과는 액체 계면의 표면장력이 일정하지 않을 때 물체가 표면장력이 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동하는 현상이다. 소금쟁이가 포식자로부터 도망칠 때 계면활성제를 분사하며 이동하는 것이 대표적인 예다. 

과거에도 마랑고니 효과를 이용해 로봇을 제작하려는 시도가 있었지만, 로봇의 움직임을 정교하게 제어할 수 없거나 복잡한 공정 과정이 필요하다는 한계가 있었다. 

이에 연구팀은 펜을 이용해 간편하고 빠르게 표면장력을 조절할 수 있도록 수면에 잉크를 인쇄했다. 복잡한 모양도 표현 가능했다. 잉크가 그려진 모양에 따라 로봇이 이동하도록 만든 것인데, 이를 이용하면 좁은 공간에서 미로 탐색, 물체 운반 등 다양한 작업 수행이 가능한 로봇을 만들 수 있다. 

펜으로 그리는 로봇 공정 기술 상상도. 서울대 공대 제공. copyright: 김영재 일러스트.

논문 1저자인 이수민 박사는 “펜을 로봇 제작 도구로 활용해 복잡하고 어렵게 느껴질 수 있는 과정을 누구나 쉽게 접근할 수 있도록 했다”며 “펜과 용액만으로 물 위에서 자유롭게 유영하는 마랑고니 로봇을 제작할 수 있다”고 말했다. 

이번 로봇 제작 방식은 다양한 표면에 적용 가능하다. 송 박사는 “종이, 플라스틱, 나뭇잎 등 일상생활 속에서 찾을 수 있는 여러 재료를 이용한 로봇 제작이 가능하다”며 “시간에 따라 형태가 변하는 기판 위에 적용하면 우주로 쏘아 올리는 다단계 로켓과 같은 움직임을 설계할 수 있다”고 설명했다. 

이번 기술을 이용하면 직관적으로 로봇을 제작하고 움직임을 설계할 수 있어, 차세대 지능형 로봇의 접근성 향상, 로봇 개발 프로세스 다각화 등 응용 분야에 확대 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 논문은 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 6월 16일 게재됐다. 

[문세영 기자 moon09@donga.com]