▲ 아이오와주립대 연구팀이 사람대신 식물에 물을 주고 식물의 성장을 측정하는 로봇을 개발했다..(사진=아이오와대)

아이오와 주립대(Iowa State University) 연구팀이 식물 재배 및 관찰에 로봇을 활용하고 있다고 밝혔다.

ISU 연구팀은 가뭄이 식물 성장에 어떤 영향을 미치는지 연구하기 위해 자율적으로 작동하도록 설계된 로봇을 투입했다. 이 로봇은 식물에 물을 주고 성장을 측정하는 작업을 수행한다. 이를 통해 코로나 19 감염증이 유행하는 가운데 사회적 거리두기 지침을 위반하지 않고 연구에 쓰일 귀중한 데이터를 제공한다.

이번 연구 책임자인 ‘옌하이 인(Yanhai Yin)’ 교수는 “이번 연구에 참여한 연구원들은 코로나 19 여파로 집에 머물고 있는 반면, 이 로봇은 쉬지 않고 계속 작업을 수행하고 있다”고 지적했다.

실험실에는 과학연구에 자주 사용되는 식물인 수백 개의 애기장대(Arabidopsis)가 자라고 있다. 그동안 사람이 이 많은 식물에 직접 물을 공급하고 성장 결과를 측정했다. 이 때문에 사람이 지루한 작업을 매일같이 수행하고 실험 시간도 많이 걸렸다. 이에 연구팀은 이 같은 작업 과정을 생략하기 위해 자동화 프로세스를 설계하기 시작했다. 약 1년 반 동안 설계 및 시공 작업을 거쳐 '로드(Robotic Assay for Drought·RoAD)'라 불리는 시스템을 구축했다.

이 시스템은 실험실을 이동하는 로봇 로버(robotic rover)를 사용한다. 이 로버에 탑재된 로봇 팔(arm)은 화분을 부드럽게 피킹하고 여러 온보드 센서(on-board sensors)로 식물 성장을 측정한다. 로버는 각 식물에 미리 정해진 양만큼만 물을 준다. 온보드 센서들은 식물의 3차원 컬러 이미지를 생성해 매우 상세한 연구 자료를 제공한다. 이를 분석하면 식물이 가뭄 조건에 어떻게 반응하는지 보다 잘 이해할 수 있다는 게 연구팀의 설명이다. 또 이로부터 얻은 통찰력은 옥수수 및 콩과 같은 작물에도 적용된다.

연구팀은 시스템을 설계할 때 자율성을 가장 중요한 원칙으로 삼았다. 로봇은 별다른 조작없이 매일 6~7시간 내외로 작업을 수행한다. 로버의 진행상황은 언제든지 원격으로 확인 가능하다. 예하이 인은 “이 자동화 시스템을 통해 연구원들은 단순히 공장을 관리하는 데 쓰던 시간을 실험을 신중하게 설계하고 분석하는 데 쓸수 있게 됐다”며, “로드는 아마 사람보다 일관된 데이터를 수집할 것이다”라고 설명했다.

ISU 로봇은 제작이 완료된 이래로 1년 반 동안 이번 연구를 수행해 왔다. 로드 프로젝트에는 약 10만 달러(약 1억 2000만원)의 비용이 들어갔으며, 이는 ISU 플랜트 과학 연구소(ISU Plant Sciences Institute)가 지원했다. 현재 로봇은 옌하이 인 교수와 식물 병리학 및 미생물학 조교수인 ‘저스틴 월리(Justin Walley)’가 이끄는 미국국립과학재단(National Science Foundation)의 지원 프로젝트를 돕고 있다.