한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형)은 박해원 기계공학과 교수 연구팀이 철로 이뤄진 벽면과 천장을 빠른 속도로 이동할 수 있는 사족 보행 로봇을 개발했다고 26일 밝혔다.
기존의 등반 로봇은 대체로 바퀴나 무한궤도를 이용했기 때문에 단차나 요철이 있는 표면에서 이동이 어려웠다. 또 보행 로봇의 경우라도 속도가 느리거나 다양한 움직임을 수행할 수 없는 단점이 있었다.
박 교수 연구팀은 이를 극복하기 위해 전자기력을 온오프할 수 있는 영전자석과 고무와 같은 탄성체에 철가루와 같은 자기응답인자를 섞어 만든 탄성체인 '자기유변탄성체'를 이용했다.
영전자석은 짧은 시간의 전류 펄스로 전자기력을 온오프할 수 있는 자석으로, 일반적인 전자석과 달리 자기력의 유지를 위해 에너지가 들지 않는다는 장점이 있다. 연구팀은 사각형 구조 배열의 새로운 영전자석을 제안, 전압을 낮추고 빠른 스위칭이 가능하게 했다.
연구팀은 자기유변탄성체를 이용해 발바닥의 자기력을 현저히 떨어트리지 않으면서도 마찰력을 높였다. 이렇게 제안한 발바닥은 약 535N(약 54.5㎏) 무게를 견딜 수 있는 수직 흡착력과 445N(약 45.4㎏) 무게를 견딜 수 있는 수평 흡착력을 제공할 수 있음을 확인했다.
연구팀은 이 발바닥을 장착한 로봇의 무게는 8㎏으로, 초당 70㎝의 최대 이동 속도로 수직벽을 등반하고, 초당 50㎝의 최대 속도로 천장 보행에 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 이는 세계 최고의 속도라고 강조했다.
이 밖에도 페인트가 칠해지고, 먼지와 녹으로 더러워진 물탱크의 표면에서도 로봇이 최대 초당 35㎝의 속도로 이동할 수 있음을 보였다. 또 바닥에서 벽으로, 벽에서 천장으로 전환이 가능하고, 벽에서 돌출돼 있는 5㎝ 높이의 장애물도 극복할 수 있다.
연구팀은 이 로봇이 철로 이뤄진 대형 구조물의 점검, 수리, 보수 등에 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대했다.
논문 공동 제1 저자인 엄용 KAIST 기계공학과 박사과정은 "이는 보행 로봇의 이동성과 작업 공간을 2D에서 3D로 확장하는 초석이 될 것ˮ이라며 “이러한 로봇은 조선소와 같은 철제 구조물에서 위험하고 힘든 작업을 수행하는 데 활발히 사용될 수 있을 것이다ˮ라고 말했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업과 한국조선해양의 지원을 받아 수행했으며 기계공학과의 홍승우, 엄용 연구원이 공동 제1 저자로 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 `사이언스 로보틱스' 12월호의 표지를 장식했다.
이성관 기자 busylife12@aitimes.com
