▲ 표면장력을 이용해 물에서 움직이는 서핑 로봇.(사진=미시간기술대)

미국 미시건기술대학(MTU·Michigan Technological University) 연구진이 물에서 표면장력을 이용해 앞으로 전진할 수 있는 소형 서핑 로봇을 개발했다고 이 대학 온라인 매체인 ‘미시건테크’가 보도했다.

자연속의 일부 곤충들은 물에서 표면장력을 이용해 고속으로 전진할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 미시건기술대학 연구진은 물 표면에서 빠르게 움직이는 곤충으로부터 영감을 얻어 이 로봇을 개발하고 연구 논문을 전문학술지인 ‘바이오인스퍼레이션 앤 바이오메트릭’에 게재했다.

연구진에 따르면 일부 (수중) 곤충들은 지방질로 가득한 배설물을 방출하는 방식으로 국부적으로 표면장력을 변화시킬 수 있다. 이 경우 표면의 힘에 불균형이 발생하면서 곤충을 앞으로 나아가게 만든다. 이같은 수중 곤충의 놀라운 능력은 ‘마라고니 추진력(Marangoni propulsion)’으로 불린다.

연구팀은 마라고니 효과를 활용해 추진력을 생성하고 이동 방향을 원격에서 제어할 수 있는 서핑 로봇을 개발했다. 이 로봇은 마라고니 효과를 활용하는 로봇이란 의미에서 ‘마라고니 서퍼’라는 별명이 붙었다. 마라고니 서핑 로봇은 물 표면에 똑 바로 설 수 있으며, '이소프로필 알코올(IPA)'의 방출을 통해 이동성과 기동성을 확보할 수 있다.

연구진은 마라고니 서퍼 로봇 개발을 위해 맞춤형 유체 제어와 조향 메커니즘을 개발했다. 이 로봇은 원격 송신기와 수신기, 2개의 서보, 전력 및 연료 공급원 등으로 구성되어 있으며 ‘테더없는(no-tethered)’ 방식으로 작동할 수 있다. 유체에 최소한의 교란을 초래하며, 항력(drag)도 낮출 수 있기 때문에 로봇의 소음이 적다는 특징을 지니고 있다.

연구팀은 이번에 개발된 로봇이 추진체 연료 밀리리터(milliliter)당 600밀리미터의 연비로 초당 100밀리미터의 속도를 낼 수 있다고 밝혔다. 연구진은 현재 더 빠른 속도와 더 높은 연비를 달성하기 위해 대체 설계와 추진체를 구현하는 작업을 진행하고 있다고 밝혔다.

연구진은 이 로봇에 소형 카메라를 탑재하면 자연 속에서 사람이 접근하기 힘든 장소나 생물에 접근해 근접 촬영하는 용도로 활용할 수 있다고 밝혔다. 생물학자, 자연 전문 사진작가, 야생동물 전문가들이 유용하게 활용할 수 있다는 설명이다.