▲바다위의 빛으로 움직이는 소프트 로봇인 뉴스봇(Neusbot)은 해양으로 유출된 기름을 빨아들일 수 있다. 뉴스봇의 일러스트레이션. (이미지=UCR)

미국 캘리포니아주립 리버사이드대(UCR)가 바다에서 유출된 기름을 빨아들이거나 식수에서 오염 물질을 제거하도록 훈련할 수 있는 로봇 필름을 개발했다고 ‘테크익스플로어’가 지난 2일(현지시각) 보도했다.

빛과 물로 구동되는 이 필름은 다른 방법으로 재충전하기 어려운 외딴 지역에 무기한 배치돼 청소임무를 수행할 수 있다.

UCR의 화학자 즈웨이 리는 “우리의 동기는 소프트 로봇을 지속 가능하게 하고 환경 변화에 스스로 적응할 수 있게 만드는 것이었다. 만약 전력을 만들기 위해 햇빛을 사용할 수 있다면 이 기계는 지속 가능하고 추가적인 에너지원을 필요로 하지 않을 것이다. 이 필름은 또한 재사용 할 수도 있다”고 말했다.

연구원들은 이 필름의 이름을 소금쟁이를 포함하는 수면에 떠돌아다니는 생물을 분류하는 이름인 ‘뉴스톤(Neustons)’을 본떠 ‘뉴스봇(Neusbot)’이라고 지었다.

이 벌레들은 과학자들이 어떤 물에서도 움직일 수 있도록 만들어 낸 의도대로 호수 표면과 천천히 흐르는 개울을 펄떡펄떡 뛰며 횡단한다.

앞서 다른 과학자들도 빛에 반응해 구부러지는 필름을 만들었지만, 그들은 뉴스봇이 할 수 있는 조절 가능한 기계적 진동을 만들 수는 없었다. 이러한 유형의 동작은 로봇을 제어하고 로봇이 원하는 장소와 시간에 작동하도록 하는 데 중요하다.

이 성과에 대한 기술적인 세부 사항은 새로운 사이언스 로보틱스 논문에 설명돼 있다.

리는 “빛을 사용해 이같은 제어 가능한 움직임을 달성할 수 있는 방법은 많지 않다. 우리는 증기기관처럼 행동하는 삼층 필름으로 문제를 해결했다”고 설명했다.

끓는 물에서 나오는 증기는 초기 기차의 움직임에 동력을 공급했다. 이는 빛을 동력원으로 한다는 것을 제외하고는 뉴스봇에 동력을 공급하는 것과 유사한 원리다.

필름의 중간 층은 다공성으로서 산화철과 구리 나노봉(nano rods)은 물론 물도 포함하고 있다. 나노 봉은 빛 에너지를 열로 전환해 물을 기화시키고 수면에서 펄떡이는 움직임에 동력을 공급한다.

▲뉴스봇이 구부러지는 과정을 보여주는 중첩 이미지. (이미지=UCR)

뉴스봇의 바닥 층은 소수성(물 배척성)이기 때문에 바다의 파도가 필름을 제압하더라도 다시 표면으로 떠오르게 된다. 게다가 이 나노 물질들은 높은 염분 농도를 손상없이 견딜 수 있다.

리는 “나는 이들이 염도가 높은 상황에서 안정성이 있다고 확신한다”고 말했다.

리와 야동 인 UCR 화학 교수는 나노소재로 로봇을 만드는 전문가다. 그들은 광원의 각도를 변경함으로써 뉴스봇의 방향을 통제했다. 로봇은 태양광에 의해서만 움직이며 단지 앞으로만 나아갈 것이다.

연구원들은 추가 광원으로 뉴스봇이 수영하고 청소하는 곳을 통제할 수 있었다. 현재 버전의 뉴스봇은 단 세 개의 층만 가지고 있다. 이제 연구팀은 석유를 흡수할 수 있거나 다른 화학물질을 흡수하는 네 번째 층으로 미래 버전을 실험하기를 원한다.

리는 “사람들은 보통 기름 유출 현장에 배를 보내서 직접 손으로 청소한다. 뉴스봇은 물 표면에서 로봇 진공청소기처럼 이 일을 할 수 있다”고 말했다. 이들은 또한 자사의 진동모드를 더 정밀하게 제어해 더 복잡한 동작을 할 수 있는 기능을 제공하고자 한다.

리는 “우리는 이 로봇들이 이전 버전에서는 이루지 못했던 많은 일들을 할 수 있다는 것을 보여주고 싶다“고 말했다.