작은 수생 생물인 요각류(copepod·검물벼룩같이 먹이 사슬의 기반을 담당하는 소형 갑각류)는 자신의 몸 길이 보다 20배 긴 거리를 점프해 물속에서 공중으로 튀어나온다. 물총고기(Archerfish)나 개구리 등 중간 크기의 생물들은 요각류에 미치지는 못하지만 자신의 몸 길이의 10 배 정도를 점프해 물밖으로 튀어나올 수 있다. 하지만 고래나 돌고래 등 큰 동물은 겨우 물밖으로 튀어나올 수 있을 뿐이다. 이들 동물이 물밖으로 튀어나오는데는 많은 힘이 필요하다. 물의 저항도 있고 중력도 작용한다.

요각류처럼 작은 생물이나 물총고기 등 작은 동물은 어떻게 자신의 몸 길이보다 엄청난 길이를 점프해 물밖으로 나올수 있을까. 중요한 것은 이렇게 긴 거리를 점핑해야만 먹이를 잡거나 다른 동물의 위협으로부터 안전하기 때문이다.

'코넬 크로니클'에 따르면 코넬대 정성환 교수 등 연구팀은 서울대, 스위스 로잔공대, 템플대, 하버드대, 프랑스 에콜 폴리테크닉 등 연구진과 공동으로 요각류, 물총고기 등의 점핑 능력을 모사한 로봇을 개발하고 관련 연구 논문을 전문 저널인 ‘로열 소사이어티 인터페이스’에 게재했다.

연구진은 요각류나 물총고기, 개구리 등이 점핑 하기 전에 몸의 특정 부위를 부딪히는 방식으로 점핑 동력을 확보한다는 점에 주목했다. 연구진은 동물의 최대 점핑 높이, 몸의 길이, 수중에서 중력의 역할 등을 중심으로 점핑 역학에 관한 방정식을 만들고 로봇에 적용했다.

연구팀은 2개의 덮개를 갖고 있는 힌지(hinge)를 3D 프린터로 제작해 물속에서 공중으로 점핑하는 로봇 기술을 구현했다. 문에 달린 경첩과 비슷한 원리라고 한다. 힌지는 고무 밴드, 작은 선(wire) 등으로 구성되어 있으며 건드리면 힌지가 풀어지면서 로봇이 물밖으로 솟구치는 동력을 얻는다.

연구팀이 물 밖으로 점핑하는 로봇에 관심을 갖는 이유는 물속 보다는 공중에서 통신 기능이 양호하고 적은 비용으로 소형의 로봇 또는 장비를 개발하는게 쉽기 때문이다. 이 같은 기술을 로봇에 적용하면 물속의 오염 상태를 측정한 후 물밖으로 나와 관련 데이터를 오염 물질 관리자에게 통보하는 로봇 개발 등에 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.