식도에서 음식물이 내려가는 과정, 뱀 또는 달팽이가 땅을 기어다니는 모습에는 공통점이 있다. 부드러운 근육을 이용해 연동 운동을 하면서 움직인다는 것이다. 소프트 로봇 기술을 활용해 자연에서 흔히 볼 수 있는 연동 운동을 구현하려는 연구가 진행되고 있다.

‘IEEE 스펙트럼’에 따르면 미국 뉴저지주 럿거스대학(Rutgers University) '아론 마체오(Aaron Mazzeo)' 교수 등 과학자들은 동물의 연동운동을 응용해 바퀴처럼 움직이는 소프트 로봇 기술을 개발했다. 공기압으로 움직이는 소프트 회전식(rotary) 모터를 탑재했다. 부드러운 재질의 탄성중합체(elastomer)를 채택, 충격에도 강하고 주변 환경에 쉽게 적응할 수 있다.

이 소프트 로봇은 4개의 바퀴로 이뤄져 있으며, 고정자(stator)와 회전자(rotor) 등 두 개의 부품으로 구성된 모터로 구동된다. 모터 내부 고정자에는 공기가 유입되고 나가는 ‘공기압 챔버(pneumatic chamber)’가 있다. 공기압 챔버가 부풀거나 위축되면서 동력이 회전자로 전달된다. 모터는 타입 1과 타입 2로 구성되는데, 타입1은 안쪽에 회전자가 있고 바깥쪽에 고정자가 있다. 타입2는 안쪽에 고정자, 바깥쪽에 회전자가 있다. 타입 1과 타입2가 함께 동작하는 방식이다.

▲ 모터의 작동 원리를 설명한 이미지

연구팀은 주요 부품을 3D프린터로 제작, 비용을 낮췄다. 실험 결과 이 로봇은 바퀴를 이용해 초당 3.7초의 속도로 이동하는게 가능하다. 자신의 키에 8배에 달하는 높은 곳에서 낙하 실험을 했는데도 망가지지 않았다. 물속에서도 정상적으로 작동했다.

연구팀은 이번에 개발한 로봇을 활용하면 재난구조 현장에서 인명 수색에 나서는 로봇, 인간친화적인 로봇이나 차량 개발, MRI내 로봇 조작 등에 활용할 수 있을 것으로 내다봤다.