죽은 사람을 자유자재로 다루는 기술을 '강령술(Necromancy)'이라고 부르는데, 이 기술이 로봇공학으로 구현된 것 같습니다.
미국 라이스대(Rice University) 엔지니어팀은 최근 죽은 거미에 바늘을 찔러서 8개의 다리를 자유자재로 접고 펼 수 있는 시스템을 개발했습니다.
이 시스템은 작은 물체나 부품을 잡는 '마이크로 그리퍼'로서의 응용이 기대되고 있습니다.
그런데 어떻게 죽은 거미 다리를 접었다 펼 수있는 걸까요?
본 연구의 자세한 것은 2022년 7월 25 일자로 과학 잡지 'Advanced Science'에 게재되어 있습니다.
요약
- 왜 거미 다리는 죽은 뒤에는 둥글게 되는 것일까?
- 체내의 공기압을 조종하여 다리를 자유자재로 접고 편다!
왜 거미 다리는 죽은 뒤에는
둥글게 되는 것일까?
본 프로젝트는 연구 주임 다니엘 프레스톤(Daniel Preston)씨가 2019년에 같은 대학의 기계 공학과에 연구실을 설립한 직후에 시작했습니다.
그는 금속이나 전자기기, 경질 플라스틱 같은 기존 재료는 거들떠보지도 않고 하이드로겔이나 엘라스토머(고무 같은 탄성을 가진 재료) 등을 공기압이나 화학반응으로 작동시키는 소프트 로보틱스를 전문으로 하고 있습니다.
그 중에서 프레스턴씨가 새롭게 주목하고 있는 것이 "죽은 생물의 몸을 움직이는 로봇 공학"입니다.
그는 이 미개척 분야를 네크로보틱스(Necrobotics)라고 부릅니다.
공동연구가 페이 얍(Faye Yap) 씨는 네크로보틱스의 첫 번째 시도로 거미를 사용하게 된 계기를 이렇게 말합니다.
연구실에서 작업을 하던 중 복도 끝에 있는 거미의 시체를 발견했습니다.
그때 우리는 왜 거미 다리가 죽은 뒤에는 둥글게 오그라드는지에 대해 매우 흥미를 느꼈습니다.
그 답은 금방 알 수 있었습니다.
거미에는 인간의 상완 이두근이나 삼두근 같은 팔뚝을 자유롭게 구부릴 수 있는 근육이 없습니다.
거미에 있는 것은 굴근이라고 하는(굽히기 전용 ) 근육만으로 이것에 의해 다리를 안쪽으로 구부릴 수 있지만 펼 수는 없습니다.
대신에 거미는 체내의 '수압'을 조절함으로써 다리를 바깥쪽으로 벌릴 수 있습니다.
하지만 거미가 죽으면 수압을 제어하는 기능이 상실돼버려 다리는 저절로 둥글어지게 되는것 입니다.
프레스턴씨와 얍페이씨는 이 메카니즘에 감탄하며, 로봇 공학에 응용할 것을 생각해 냈다고 합니다.
그럼 실제로 두 사람이 개발한 "네크로봇(Necrobot)"을 살펴보겠습니다.
체내의 공기압을 조종하여
다리를 자유자재로 접고 편다!
거미 다리의 개폐 구조에 대해 좀 더 자세히 살펴보면 거미의 머리, 가슴에는 작은 공간이 있고 거기에서 8개의 다리를 향해 가는 관이 지나가고 있습니다.
이 공간을 수축하고 관으로 빠르게 혈액을 보내면 각각의 다리가 가압되어져 펴지면서 바깥쪽으로 뻗는 것입니다.
('끝에 둥글게 말린 비닐이 달린 피리 장난감을 생각하면 이해하기 쉬울지도 모릅니다)
그렇다는 것은 거미가 죽은 후 이 공간에 외부에서 관을 삽입하여 공기를 보내면 다리를 벌리게 할 수 있을것 입니다.
연구팀이 목표로 한 것은 바로 이러한 시스템이었습니다.
이번에 사용한 것은 늑대 거미(Wolf spider)라는 배회성이 작은 거미입니다.
연구팀은 우선 안락사시킨 늑대거미의 머리 가슴부에 주사 바늘을 꽂고 끝을 순간 접착제로 고정했습니다.
바늘의 끝단은 미량의 공기를 보낼 수 있는 전용 장치에 연결합니다.
이것만으로도 네크로봇은 완성입니다.
실제로 주사바늘에서 공기를 내보냄으로써 죽은 거미다리를 마치 살아있는 것처럼 펼치게 하는 데 성공했습니다.
또한 공기압을 조절함으로써 자유로운 다리의 개폐도 실현되었습니다.
실험에서는 한 마리의 죽은 거미 다리를 총 1000번 여닫게 해 어느 정도 버틸 수 있는지를 테스트했습니다.
그 결과 1000 사이클에 가까워짐에 따라 다리부분에 마모나 손상이 일어나기 시작했습니다.
그러나 이는 사후 탈수가 원인이기 때문에 탈수를 방지하는 코팅을 처리함으로써 해결 가능합니다.
이어서 연구팀은 이 죽은 늑대거미(무게 33.5mg)의 그립 시스템을 이용해 3종류의 물건을 들어올리는 시험을 실시했습니다.
첫 번째는 전기보드에 연결된 점퍼선(21.6mg)으로 이를 빼면 LED 조명이 꺼집니다.
두 번째는 더 큰 거미 사체(45.2mg)이고 세 번째는 빨간색으로 염색한 발포 폴리우레탄 블록(31.0mg)입니다.
그 결과 죽은 거미 다리는 모든 물체를 들어올리는 데 성공했으며 최대 자기 몸무게의 130% 이상의 무게를 들어올릴 수 있는 것으로 나타났습니다.
연구팀은 이 그립 시스템에 대해 회로기판을 조작하거나 작은 부품을 들어올리거나 자연환경에 들어가 곤충을 포획하는 데 응용할 수 있을 것으로 보고 있습니다.
게다가 거미 자체가 생분해성이라는 것도 중요한 점입니다.
고장이나 소모로 인해 기능을 하지 않아도 먼지로 되돌리면 자연적으로 분해되므로 친환경적이고 플라스틱처럼 처리하기 어려운 폐기물을 내놓지도 않습니다.
프레스턴씨는 "네크로보틱스"라는 분야가 기괴하고 혐오처럼 들리는 것을 알고 있습니다.
언뜻 보면 거미가 살아난 것처럼 보이지만 무생물인 것은 확실합니다.
우리의 연구에서는 일찍이 살아 있던 거미에서 유래한"자연 재료"로서의 의미로 엄격하게 사용하고 있습니다.
거미는 로봇공학에 있어서 정말 도움이 되는 것을 제공해 주는 것이죠
앞으로 네크로보틱스 분야가 어디까지 진보할지는 모르겠지만, 그것이 실수라고 하더라도 인체에는 응용되는 일은 없어야 할 것입니다.
https://youtu.be/1JOS6hMHIUM
관련원문은 아래링크를 참고하세요.
Necrobotics: Biotic Materials as Ready-to-Use Actuators
https://www.stylec.co.kr/short/v3V6jmQWPy
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