배터리 없이 빛으로 움직인다...中 개구리 근육으로 움직이는 '생체모방 로봇' 개발

(중국 선양=신화통신) 중국 과학자들이 실제 개구리 근육을 동력원으로 쥐가오리처럼 헤엄치는 소형 로봇을 개발했다.

이번 연구 결과는 최근 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)'에 게재됐다.

중국과학원 산하 선양(瀋陽)자동화연구소 연구진이 개발한 해당 로봇은 전선이나 배터리 없이 근적외선으로 움직임을 제어한다. 로봇의 등 부분에 부착된 소형 태양광 패널에 빛을 비추면 미세 전기 신호가 생성되고 이 신호가 근육 조직 표면의 신경으로 전달돼 근육의 수축과 로봇의 움직임을 제어하는 방식이다.

연구팀은 황소개구리 다리에서 추출한 작은 천연 근육 조각을 사용했다. 힘이 약한 실험실 배양 근육과 달리 이 천연 조직은 정돈된 근섬유 구조를 갖춰 더 강한 힘을 낼 수 있다. 실험실 배양 환경에서 근육은 최장 11일 동안 반응성을 유지했으며 일주일 동안 로봇을 안정적으로 구동했다.

연구에 따르면 해당 로봇은 제어기와의 물리적 연결 없이도 직진, 좌우 회전, 원형 선회, U턴까지 수행할 수 있다. 좌우 태양광 패널 중 한쪽에 레이저를 비추면 해당 쪽 근육이 수축하고 반대쪽은 이완하면서 쥐가오리처럼 방향을 전환할 수 있다.

로봇은 작은 크기에 비해 빠른 움직임을 보인다. 평균 초당 몸길이의 0.54배(초당 2.7㎝) 속도로 유영하며 최고 속도는 초당 몸길이의 2배에 달한다. 매우 좁은 공간에서도 회전이 가능하며 17초 만에 한 바퀴를 돌 수 있다. 또한 최대 5g의 소형 화물을 운반할 수 있으며 지상에서도 천천히 이동할 수 있다.

본 연구의 교신저자인 장촹(張闖) 선양자동화연구소 연구원은 해당 소형 로봇이 주변 환경을 교란하지 않으면서 얕은 수역을 모니터링하고 수생 생물을 관찰하는 데 도움을 줄 수 있다고 설명했다.

또한 연구진은 전기 신호로 근육을 제어하는 이 같은 방식이 신경 손상 근육의 치료, 조직 배양 시스템 개선 등 의학 분야에도 활용될 수 있을 것으로 전망했다.