▲ 논문 ‘계층적인 자성 운동력을 통한 다중 소프트로봇의 궤도 제어(On-Demand Orbital Maneuver of Multiple Soft Robots via Hierarchical magnetomotility)’를 발표한 고분자공학과 (왼쪽부터)박정은, 전지수 학생과 위정재 교수, 원수경 학생.

인하대 고분자공학과 위정재 교수와 박사과정에 있는 원수경 학생 등이 자전과 공전과 같은 궤도운동이 가능한 소프트 로봇을 제작·연구한 논문 ‘계층적인 자성 운동력을 통한 다중 소프트 로봇의 궤도 제어(On-Demand Orbital Maneuver of Multiple Soft Robots via Hierarchical magneto-motility)’가 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 10월호에 게재됐다.

한국과학기술원 김산하 기계공학과 교수와 인하대 고분자공학과 석·박사 통합과정 박정은, 전지수 학생이 공저자로 참여했다.

이번 연구는 여러 소프트 로봇을 동시에 제어하는 것에 한계를 보였던 기존 연구를 보완하고 여러 대를 동시에 조절하는 기반기술을 제공했다는 점에서 주목받고 있다.

연구자들은 태양계 행성들이 동시에 다른 속도와 궤도 반경을 갖고 자전, 공전 등 궤도운동을 하는 것에 착안했다. 로봇 아래에서 자성체를 회전해 이와 같은 속도로 로봇의 자전을 유도한다. 여기에 로봇 크기에 따라 마찰과 맞닿거나 미끄러지는 정도를 달리해 같은 자전속도에서도 다른 공전 궤도 반경과 속도를 갖도록 한다. 이런 방법으로 여러 로봇의 공전 경로와 속도를 제어한다.

이렇게 탄생한 로봇은 자전과 공전 등 궤도운동이 가능하고 복잡한 프로그래밍 없이도 자전운동을 이용해 장벽을 피해가거나 언덕을 빠르게 넘어갈 수 있다. 여러 대가 군집하는 집단행동(collective behavior)을 통해 각 로봇 무게의 100배가 넘는 물체를 이송할 수 있다. 부드러운 소재를 이용해 만든 소프트 로봇은 금속 기반 로봇에 비해 무게가 가볍고 유연하게 움직여 바이오, 휴먼인터페이스, 항공·우주 등 다양한 분야에서 활용이 가능하다.

이번 연구는 한국연구재단 기본연구와 중견연구 사업, 미국공군연구소(AOARD‧Asian Office of Aerospace Research and Development) 지원을 받았다.

위정재 고분자공학과 교수는 “기존 소프트 로봇 연구가 단일 객체 시스템을 중심으로 진행됐다면 우리는 다중 객체 시스템을 연구했다는 점에서 차별된다”며 “여기에 배터리와 컨트롤러가 내장되지 않은 소프트 로봇 여러 대를 동시에 제어하는 기술이라는 점에서도 중요한 의미가 있다”고 말했다.