해양 공학 해법으로 개발 중인 생각하는 새로운 생체 모방 로봇

싱가포르 국립대(NUS: National University of Singapore)의 연구자들이 실제처럼 행동하는 것뿐만 아니라 스스로 생각하는 자체 뇌를 가지는 수중 로봇을 만드는 데에 가까이 다가가고 있다.

가까운 미래에 연구팀은 예를 들어 수중 핵폐기물의 탐지와 같은 위험한 임무나 인간이 수행하기 곤란한 다른 작업들을 위하여 자율적인 소형 거북이 로봇 및 물고기 로봇들의 무리를 제작할 것으로 기대된다.

수중 로봇 세계에서 거북이 로봇은 가장 기동성이 좋은 종류에 속한다. 싱가포르 국립대(NUS) 연구팀이 제작 중인 거북이 로봇은 기동성이 좋을 뿐만 아니라 긴급 사태 및 장애물 등에 반응할 수 있으면서 계획된 일을 단호하게 수행하는 것을 시작할 수 있다.

싱가포르 국립대(NUS)의 판다(S K Panda) 부교수는 전기 및 컴퓨터 공학과의 연구팀을 이끌고 있으며, 해양 공학 부문에서 생체 모방 해법에 대한 연구 개발을 수행하고 있다. 판다 부교수는 자연 시스템을 모방하는 로봇으로 해양 공학 부문의 기술적 난제에 대한 해법을 찾을 수 있기를 기대하고 있다.

연구팀은 현재 거북이 로봇의 개발 과정에서 최종 마무리 작업을 수행하고 있다. 이 거북이 로봇은 실제 바다거북처럼 단지 앞발과 뒷발의 움직임을 이용하여 수직으로 더 깊은 깊이로 잠수하는 것을 포함하여 해저를 이리저리로 이동할 수 있다.

"우리의 거북이 로봇은 잠수 기능을 수행하기 위하여 수중 로봇이 통상적으로 사용하는 밸러스트(ballast: 배에 무게를 주고 중심을 잡기 위하여 바닥에 놓는 무거운 물건) 시스템을 이용하지 않는다"고 판다 부교수가 말했다.

"밸러스트 시스템을 사용하지 않기 때문에 거북이 로봇은 훨씬 더 작고 더 가볍다. 그래서 더 많은 하중을 적재할 수 있으며, 이로 말미암아 감시, 수질 모니터링, 장기간에 걸친 에너지 수확 등과 같은 더 복잡한 작업을 수행할 수 있다. 동적 잠수(dynamic dive)나 수직 잠수를 수행할 수 있기 때문에 해저에서 매우 작은 지름을 가지는 수직 터널이나 관(tube)에 진입할 수 있다"고 판다 부교수가 설명하였다.

더 작고 더 가볍게 제작하는 것은 에너지 효율성을 향상시킬 것이다. 또한, 싱가포르 국립대(NUS)의 거북이 로봇은 스스로 충전할 수 있어서 충전을 위하여 기지에 돌아올 필요성을 감소시킨다. 더불어 민첩하며, 날카로운 모서리를 속도의 감소 없이 작은 반경으로 회전할 수 있다.

"우리는 임무를 수행하기 위하여 서로 협조하고 상호간에 통신하는 소형 거북이 로봇들의 무리를 구성할 수 있다. 이들은 큰 선박이 갈 수 없는 틈처럼 작고 좁은 장소에 접근할 수 있다"고 판다 부교수가 덧붙였다.

연구팀은 구조적으로 복어(puffer fish)를 모방하였으나 해파리(jellyfish)와 오징어(squid)가 사용하는 것과 유사한 분사 추진(jet propulsion) 기법을 사용하는 구형 로봇(spherical robot ), 상이한 형태학을 가지는 3개의 로봇 물고기를 포함하여 4개의 서로 다른 수중 로봇 시작품을 설계 및 개발하였다고 지난 3년 동안 박사 학위를 위하여 실제와 똑같은 수중 로봇을 개발하였던 아브라 로이 초두리(Abhra Roy Chowdhury)가 말했다.

이러한 로봇들은 다양한 크기로 규모를 확장 또는 축소하는 것이 가능하고, 모듈형으로도 만들 수 있으며, 탐지를 회피할 수 있는 잠행 기능을 가진다. "필요하다면 우리를 실제로 이러한 모든 장점들을 조합하여 하나의 로봇에 구현할 수 있다"고 아브라 로이 초두리가 말했다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr