▲ EPFL 연구진이 개발한 로봇 뱀장어가 물속을 유영하고 있다(사진=EPFL)

스위스 로잔연방공대(EPFL·Swiss Federal Institute of Technology Lausanne) 연구진이 물속에서 유연하게 유영할 수 있는 로봇 뱀장어를 개발했다고 IEEE 스펙트럼이 최근 보도했다.

이 로봇 뱀장어는 물속에서 중앙통제 장치없이도 감각적인 피드백 정보(수압)를 활용해 유영 동작을 조정할 수 있다. 이번 연구 성과는 전문 학술지 ‘사이언스 로보틱스’에 게재됐다.

‘아그나타X(AgnathaX)’라고 불리는 이 로봇은 EPFL이 지난 20여년 간 연구해 온 유영 로봇 ‘엠피봇(AmpiBot)’의 후속 결과물이다. 앰피봇의 우아한 움직임은 ‘중앙패턴발생기(CPG·central pattern generators)’ 개념으로 이해할 수 있다. EPFL 연구자들은 그동안 새로운 전자 회로와 소프트웨어를 사용해 뱀장어 같은 동물의 생물학적인 회로를 복제함으로서 앰피봇의 유영 동작을 구현했다.

실제 생물학자들은 뱀장어의 척수를 절반으로 자를 수 있다는 것이 밝혀지기 전까지는 CPG가 뱀장어 같은 동물의 꾸불꾸불하고 유연한 동작을 설명할 수 있을 것으로 추론했다.

하지만 아그나타X는 중앙 통제 없이도 유연한 동작을 수행할 수 있다. 아그나타X는 앰피봇처럼 부드러운 동작을 보이지만, CPG에 해당하는 중앙집중식 프로그래밍에 의존하지 않는다. 대신 물의 압력(수압) 변화를 감지할 수 있는 피부 센서를 활용해 유영 동작을 구현한다. 이는 실제 뱀장어에서도 볼 수 있는 특징이다.

압력 센서를 아그나타X의 모터 구동 부위(segment)에 연결함으로써, 로봇은 중앙집중식 신경시스템 없이도, 또한 각 부위들이 서로 연결되어 있지 않더라도, 유연한 유영 동작을 발생시킬 수 있다. 분리되어 있는 각각의 이동 요소들은 자발적인 동기화 과정을 거친다. 이 과정은 마치 기차의 차량들이 서로 연결되어 앞으로 전진하는 것과 비슷하다는 의미에서 ‘엔트레인먼트(entrainment)’라고 불린다.

이번 연구가 의미가 있는 것은 유영 로봇의 중앙제어시스템이 고장나더라도 물의 압력에 의존해 유영 동작을 생성할 수 있는 지역제어(local control) 방식에 의존할 수 있기 때문이다. 연구팀은 이 기술을 활용해 상호작용하지 않으면서도, 물리적으로 연결되어 있는 복수의 모듈을 이용해 유영할 수 있는 모듈러 로봇을 만들 수 있을 것으로 보고 있다.