▲ 균사체를 활용해 불가사리 모양 소프트 로봇을 제어하고 있다.

美 코넬대 연구팀이 곰팡이 균사체를 활용해 바이오하이브리드 로봇을 제어하는 새로운 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 한 쌍의 새로운 로봇을 개발하는 과정에서, 우연히 곰팡이 균사체를 배양했고, 균사체 내부의 전기적인 신호를 활용해 순수한 합성 로봇보다 환경에 더 잘 반응하는 ‘바이오하이브리드’ 로봇 제어 방법을 발견했다.

연구팀은 연구 성과를 학술 전문지인 ‘사이언스 로보틱스’에 발표했다. (논문 제목:Sensorimotor control of robots mediated by electrophysiological measurements of fungal mycelia)

연구팀에 따르면, 많은 바이오하이브리드 로봇은 특정한 배양 절차에 민감하고, 수명이 짧은 동물 또는 식물 세포로 구동된다. 반면에 곰팡이는 쉽게 배양할 수 있고 극한의 조건에서도 강건한 특성을 지니고 있다.

연구팀은 곰팡이 균사체의 자연광 민감성을 활용해 균사체를 수용하고, 전기생리학적 활동 능력을 측정할 수 있는 전기 인터페이스를 개발했다. 그런 다음, 살아있는 균사체의 전압 스파이크를 사용하여 불가사리 모양 소프트 로봇과 바퀴 달린 로봇의 움직임을 제어하는 제어 모델을 개발했다. 자외선으로 균사체를 자극하면 로봇 궤적이 변경된다.

로브 쉐퍼드(Rob Shepherd) 코넬대 교수는 “이 논문은 곰팡이를 사용해 로봇에게 환경 감지 및 명령 신호를 제공함으로써 로봇의 자율성 수준을 향상시킬 수 있는 최초의 논문”이라며, "균사체를 로봇의 전자 장치로 키움으로써 바이오하이브리드 기계가 환경을 감지하고 반응할 수 있도록 했다. 이번에는 빛을 입력으로 사용했지만, 앞으로는 화학 물질이 될 것이다. 향후 이 로봇 기술은 작물의 토양내 화학물질을 감지하고 비료를 더 추가할 시기를 결정하는 등 용도에 활용될 수 있다. 예를 들어 강하류에서 농업 분야에 미치는 유해한 해조류의 개화 같은 것을 완화할 수 있다”고 말했다.

균사체는 화학적, 생물학적 신호를 감지하고 여러 가지 입력에 반응하는 능력이 있다. 연구팀은 "살아있는 시스템은 터치에 반응하고, 빛과 열에 반응하며, 신호와 같은 미지의 것에도 반응한다“고 말했다.

연구팀은 불가사리 모양 소프트 로봇, 바퀴 달린 로봇 등 두 가지 바이오하이브리드 로봇을 제작했다. 로봇은 균사체의 신호가 자연스럽게 급증하는 것에 대한 반응으로, 보행 동작과 구르는 동작을 수행했다. 또한 연구팀은 자외선으로 로봇을 자극하여 보행 패턴을 변경함으로써 균사체가 환경에 반응하는 능력을 입증했다.