발톱으로 암벽을 타고 오르는 생체 모방 로봇 개발 [고든 정의 TECH+]

공학자들은 오랜 세월 동물의 형태를 모방한 기계를 만들어왔습니다. 새의 모습을 닮은 비행기나 고래 같은 유선형 선체를 지닌 배가 대표적입니다. 최근에는 동물처럼 네 개의 다리를 이용해 민첩하게 움직이는 로봇도 등장하고 있습니다. 하지만 곤충이나 도마뱀처럼 벽을 타고 수직으로 이동하는 로봇은 현재 기술로도 개발이 어렵습니다.

카네기 멜론 대학 연구팀은 도마뱀이나 곤충, 원숭이처럼 울퉁불퉁한 벽을 타고 이동할 수 있는 생체 모방 로봇에 도전했습니다. 로리스(LORIS, Lightweight Observation Robot for Irregular Slopes)는 네 개의 다리와 여러 개의 날카로운 발톱을 이용해 불규칙한 표면을 단단히 붙잡고 기어 올라갈 수 있습니다.

사실 과거에도 이렇게 벽면을 타고 올라가는 로봇은 여러 차례 개발된 적이 있습니다. 하지만 주로 빨판을 이용해 벽에 붙거나 자석을 이용해 금속 표면에 붙는 방식이었습니다. 이것도 나름 유용한 방법이지만, 울퉁불퉁한 암석 표면을 잡고 올라갈 수 없다는 한계가 있습니다.

연구팀은 발가락과 날카로운 발톱으로 벽을 타고 올라가는 동물을 모방하면서도 기계적으로 더 단순한 방식을 고안했습니다. 여러 개의 관절을 지닌 발가락은 구조가 복잡하고 고장의 가능성이 높기 때문입니다. 연구팀의 대안은 ‘ㄴ’자 모양으로 엇갈리게 배치한 여러 개의 갈고리 형태의 발톱입니다. (사진)

연구팀은 로리스의 붉은 갈고리 발톱이 상대적으로 요철이 적은 벽돌이나 울퉁불퉁한 암석 모두에서 효과적으로 표면을 붙잡고 기어오르는 데 효과적이라는 사실을 확인했습니다. 로리스는 거리와 깊이를 측정할 수 있는 카메라와 센서가 있어 표면의 요철을 확인한 후 적당한 거리와 각도로 다리를 뻗어 이동할 수 있습니다. 이때 암벽을 타는 동물처럼 다리를 대각선 방향으로 움직여 몸을 단단하게 지탱합니다.

물론 이런 기술이 과연 유용하냐는 질문이 나올 수도 있습니다. 이동 속도가 그렇게 빠른 것도 아닌 데다, 지구에서라면 인간이 지닌 다른 도구를 이용해서 암벽을 더 빨리 오르거나 조사할 수 있기 때문입니다. 하지만 장소가 우주라면 이야기가 달라집니다. 이 연구는 미 항공우주국(NASA)의 지원을 받아 진행되었으며, NASA 제트추진연구소(JPL)도 연구에 함께 참여했습니다. 벽을 타고 올라가는 로리스의 등반 능력이 미래 행성 및 소행성 탐사에 활용될 수 있기 때문입니다.

예를 들어 화성의 경우 로버로는 접근이 어려운 크레이터 안쪽의 가파른 경사나 오래전 화성 표면에 강이 흘렀던 시기에 형성된 퇴적층이 노출된 절벽을 탐사할 때 로리스 같은 벽 타기 로봇이 매우 유용하게 쓰일 수 있습니다. 달의 절벽이나 동굴 탐사도 가능한 목표입니다. 지구보다 중력이 낮은 천체에서는 암석을 세게 잡지 않아도 안정적으로 매달릴 수 있다는 사실도 장점입니다. 지구 생물을 모방한 로봇이 태양계 여기저기에서 지층을 조사하고 자원 존재나 과거 생명의 흔적을 찾아낼 수 있을지 미래가 주목됩니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com