저가의 종이보드나 필름 등을 자르고 접어서 만드는 소형 로봇은 짧은 제작시간과 적은 제작비용, 대량생산의 가능성으로 인해 학계의 지속적인 관심 대상이 되고 있다. 소형 로봇은 특히 최근 들어 열, 자기장, 습도변화 등에 의해 스스로 접히는 이른바 4D 프린팅 기술과 접목되면서 관심을 더하고 있다. 4D 프린팅은 온도, 습도, 진동, 자기장 등으로부터 운동에너지를 얻어 미리 설계된 3차원 형상으로 스스로 변하는 지능형 구조를 만드는 기술을 말한다. 이런 가운데 최근 국내연구진이 ‘적층형 자가접기(additive self-folding)’ 라는 신기술로 소프트로봇(Soft robot)을 개발해 주목받고 있다. 소프트로봇은 딱딱한 금속이 아닌 유연한 소재로 만들어진 변형되기 쉬운 구조로의 로봇으로, 외부 환경에 탄력적으로 적응하고 유연하게 움직일 수 있어 의료, 탐사, 재난, 제조 등 다양한 분야에서 폭넓은 활용이 가능하다.

25일 과학기술계에 따르면, 한국과학기술연구원(KIST) 지능로봇연구단 임세혁 박사팀은 전산 알고리즘으로 설계된 종이전개도를 프린터로 출력하고 이를 접어 3차원 형상을 가진 로봇으로 활용하는 기술을 세계 최초로 개발했다. 아울러 임 박사팀은 이 소프트로봇을 이용해 영화대사를 따라하고, 음악에 유연하고 생동감 있게 움직이는 모습을 세계 최초로 시연했다.

3D 프린터로 로봇을 구동장치까지 한 번에 제작하기는 쉽지않다. 연구팀은 원하는 로봇의 3차원 형상과 구현하려는 동작을 사전 설계해 자가조립함으로써 기존 방식보다 더 값싸고 손쉽게 로봇을 구현할 수 있는 기술을 개발했다. 이른바 ‘적층형 자가접이’라는 새로운 방식으로 소프트 로봇을 최초로 개발했다.

더구나 이 같은 기술로 만들어진 소프트 로봇은 부드러운 몸체와 외부 충격에 유연한 특성을 가진다. 연구팀은 개발된 소프트 로봇이 영화 대사를 따라하고, 오페라 등의 음악에 맞춰 유연하게 동작하는 ‘오디오-애니메트로닉스(audio-animatronics)’를 시연함으로써 활용 범위를 의료분야 뿐 아니라 영화·엔터테인먼트 산업, 예술분야로까지 넓혔다.  

임세혁 박사는 “이번 연구를 통해 개발한 소프트로봇 기술에 최근 급격하게 발전하고 있는 대화형 인공지능기술을 융합한다면 개인·서비스 로봇 관련 산업에도 커다란 변화를 일으킬 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원으로 진행됐으며, 연구 성과를 담은 논문(논문명: Animatronic soft robots by additive folding)은 로봇 분야 국제학술지인 ‘국제로봇연구 저널 (The International Journal of Robotics Research)’ 온라인판 최신호에 실렸다.

송강섭 기자 successnews@successnews.co.kr

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