한겨레

로봇을 작고 가볍게 만드는 데 큰 걸림돌 가운데 하나는 배터리다. 로봇에 동력을 공급하는 배터리의 에너지밀도에 한계가 있기 때문이다.

자체 동력으로 움직일 수 있는 로봇의 소형화, 경량화 기술은 어디까지 와 있을까? 최근 미국 워싱턴주립대의 한 과학자가 만든 로비틀(Robeetle )이란 로봇이 ‘세계에서 가장 작은 액체연료 로봇’으로 기네스북에 올랐다.

이 대학 재료기계공학부 네스토로 페레즈-아란시비아(Néstor O. Pérez-Arancibia) 교수가 개발한 이 로봇은 딱정벌레를 모방한 것으로 무게가 88mg(연료 제외)에 불과하다. 쌀 3톨 무게에 해당한다. 몸체 길이는 1cm를 조금 넘는다.

지난해 과학저널 ‘사이언스 로보틱스’ 표지 사진으로 실린 이 로봇은 자기 몸무게의 2.6배(230mg)를 운반할 수 있다. 또 경사면을 오를 수 있는 것은 물론 유리, 슬리핑 매트, 콘크리트 보도 등 다양한 성질의 표면에서 이동할 수 있다.

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인공 꽃가루받이·수술 등에 이용 기대

로비틀을 이렇게 작고 가볍게 만들 수 있었던 건 동력공급원으로 고체 배터리가 아닌 액체 메탄올을 쓴 덕분이다. 연구진에 따르면 메탄올 같은 액체 연료는 단위부피당 더 많은 에너지를 낸다. 예컨대 cm단위의 소형 배터리가 갖고 있는 비에너지(단위 중량당 내부 에너지)는 1kg당 1.8메가줄로, 동물의 지방(kg당 38메가줄)에 크게 못 미친다. 로비틀의 연료인 메탄올은 kg당 20메가줄로 비교적 높은 에너지를 낼 수 있다.

로비틀에서는 백금을 씌운 니켈-티타늄 형상기억합금이 인공근육 역할을 한다. 인공근육은 촉매제인 백금이 메탄올과 공기 중 산소의 반응을 유도해 나오는 열을 이용해 팽창과 수축을 반복한다. 로봇 등에 부착된 인공근육이 늘어났다 줄어들었다 하면서 앞다리를 움직여 로봇을 앞으로 전진시킨다. 한 번 움직일 때마다 이동거리는 1mm, 이동 속도는 초당 0.76mm다. 뒷다리는 고정돼 있다.

연구진은 로비틀에는 메탄올 연료를 최대 95mg까지 실을 수 있으며, 이 경우 로봇은 최대 2시간 동안 작동할 수 있다고 밝혔다. 앞으로 더 오랜 시간 동력을 공급할 수 있는 방법을 추가로 찾아낼 계획이다.

연구진은 로봇에 통신 기능이 추가되면 장래 정밀 엔지니어링이나 인공 꽃가루받이, 복잡한 미세 수술 등에 이용할 수 있을 것으로 기대했다.

곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr