혈관 속 누비는 '살아있는' 로봇: 동맥 수술부터 제트 엔진 검사까지 가능해져¶
원제목: Soft robotic vine slithers through arteries and jet engines with lifelike movement
핵심 요약
- UC 샌디에이고 연구진이 얇고 유연한 '소프트 로봇 스킨'을 개발하여 좁고 섬세한 공간을 탐색하는 새로운 가능성을 열었음.
- 액체 결정 엘라스토머(LCE) 액추에이터와 온도 및 압력 제어를 통해 복잡한 경로를 정밀하게 이동하며, 인체 동맥 모델과 제트 엔진 내부를 성공적으로 탐색했음.
- 이 기술은 향후 최소 침습 수술용 의료 기기, 정밀 기계 점검 장비 등으로 활용될 수 있으며, 더욱 작고 자율적인 로봇 개발로 이어질 전망임.
상세 내용¶
미국 캘리포니아 대학교 샌디에이고(UC San Diego) 연구팀이 마치 살아있는 유기체처럼 움직이는 혁신적인 소프트 로봇 기술을 개발했습니다. 이 기술은 수 밀리미터 크기의 덩굴 모양 로봇에 적용되어, 기존에는 접근하기 어려웠던 극도로 좁고 취약한 환경을 탐색할 수 있게 합니다. 이는 의료 분야의 수술 방식이나 엔지니어링 분야의 기계 검사 방식에 혁신을 가져올 것으로 기대됩니다.
연구팀은 소프트 로봇의 표면에 액체 결정 엘라스토머(LCE)로 만들어진 얇은 액추에이터 층을 전략적으로 통합했습니다. 로봇 내부의 압력을 조절하고 액추에이터의 온도를 제어하는 방식을 통해, 연구진은 이 로봇을 복잡하고 섬세한 경로를 따라 정밀하게 조종하는 데 성공했습니다. 이러한 제어 방식은 온도, 압력, 또는 이 두 가지를 결합하여 이루어지며, 특히 복합적인 제어가 가장 효과적인 것으로 나타났습니다.
실험 결과, 이 로봇은 인간의 동맥 모델을 성공적으로 통과하는 모습을 보여주었습니다. 또한, 제트 엔진 내부와 같은 복잡하고 좁은 기계 구조물 내부를 성공적으로 이동하며 그 적응성과 정밀성을 입증했습니다. 이러한 성과는 좁은 공간에서 유연하고 섬세하게 움직여야 하는 다양한 응용 분야에 대한 가능성을 제시합니다.
Tania K. Morimoto 교수는 "우리의 연구는 섬세하고 제약이 많은 환경에서 작고 조종 가능한 소프트 덩굴 로봇의 개발을 향한 한 걸음"이라고 설명했습니다. 연구팀은 열과 압력에 반응하는 얇지만 강력한 액추에이터를 내장함으로써 기존의 크기 제한을 극복했습니다. 또한, 로봇은 마치 식물처럼 자신의 피부를 안쪽으로 뒤집으면서 끝에서부터 성장하는 방식으로, 주변 환경에 마찰을 일으키지 않고 전진할 수 있습니다.
의료 분야 외에도, 이 로봇은 제트 엔진 내부와 같이 접근하기 어려운 곳을 검사하는 데 활용될 수 있습니다. 작은 카메라를 장착한 로봇은 항공우주 분야의 유지보수 및 기타 정밀 작업에서 귀중한 역할을 할 수 있습니다. 연구팀은 향후 로봇을 원격 제어 또는 자율적으로 만들고, 크기를 더욱 줄여 더 좁은 공간까지 탐색할 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이 소프트 스킨 기술은 웨어러블 햅틱 장치, 소프트 그리퍼, 그리고 이동형 소프트 로봇과 같은 다양한 소프트 로봇 시스템에도 적용될 수 있을 것으로 보입니다.
편집자 노트¶
이번 UC 샌디에이고 연구팀의 성과는 겉보기에는 단순히 '움직이는 로봇'처럼 보일 수 있지만, 그 잠재력은 우리의 일상생활과 첨단 산업 전반에 걸쳐 지대한 영향을 미칠 수 있습니다. 우리가 흔히 생각하는 딱딱하고 기계적인 로봇과는 달리, 이 '소프트 로봇'은 유연성과 적응성이 뛰어나 인간의 몸속이나 복잡한 기계 내부처럼 예측 불가능하고 섬세한 공간에서도 안전하게 작동할 수 있다는 큰 장점을 가집니다.
특히, 이 기술이 적용될 수 있는 의료 분야는 우리의 건강과 직결되는 문제입니다. 현재에도 최소 침습 수술이 활발히 이루어지고 있지만, 혈관처럼 가늘고 복잡한 내부 구조를 탐색하는 데는 여전히 한계가 있습니다. 이 소프트 로봇은 마치 혈관을 따라 흐르는 혈액처럼 자연스럽게 이동하며, 병변을 정확히 진단하거나 약물을 전달하는 등 기존에는 상상하기 어려웠던 정밀한 시술을 가능하게 할 수 있습니다. 이는 환자들의 고통을 줄이고 회복 속도를 높이는 데 크게 기여할 것입니다.
더 나아가, 항공우주, 제조업 등 다양한 산업 분야에서도 이 기술은 혁신을 가져올 것입니다. 제트 엔진 내부와 같이 고온, 고압의 환경이나 접근이 까다로운 곳을 점검하는 데 투입된다면, 안전성을 높이고 설비 유지보수 비용을 절감하는 데 큰 도움이 될 것입니다. 앞으로 이 로봇이 더욱 작아지고 자율적으로 움직일 수 있게 된다면, 우리 주변의 다양한 '닿기 힘든' 공간에 대한 접근성이 획기적으로 개선될 것으로 전망됩니다.