도로 밑을 달리며 도로와 파이프, 고장난 케이블을 수리하는 마이크로봇
도로 밑을 달리며 도로와 파이프, 고장난 케이블을 수리하는 마이크로봇
  • 금민호 기자
  • 승인 2019.12.19 09:43
  • 댓글 0
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[퓨처타임즈=금민호기자] 수많은 마이크로봇들이 도로와 보도 밑을 따라 달리며 새는 파이프와 고장난 케이블들을 찾아 수리한다. 만약 영국 정부가 지원하고 있는 새로운 프로젝트가 성공을 거둔다면 마이크로봇 덕분에 교통 체증 없이 매년 수십억 달러의 예산이 소요되는 도로공사를 피할 수 있다. 최근 우주에서 거둔 발전 상황이 마이크로봇의 밝은 미래를 보여준다.

수십억 달러의 예산을 절감시키는 마이크로봇

매년 영국 전역에서 150만 건 이상의 도로 굴착이 이루어지고 있다. 이러한 공사의 상당수는 새는 파이프와 고장 난 케이블 때문인데 이를 수리하기 위해서는 도로 표면의 굴착이 필수적이다. 도로 공사는 교통 체증과 사업 차질을 초래하며 80억 달러라는 엄청난 예산이 소요된다.

셰필드 대학교의 키릴 호로셴코프(Kirill Horoshenkov) 교수가 이끌고 있는 과학자 집단은 마이크로봇을 이용하여 이러한 도로 굴착공사 예산을 줄이는 계획을 세우고 있다. 연구진은 마이크로봇을 개발하기 위해 920만 달러의 연구지금을 지원받았다.

키프 박사는 마이크로봇이 두 가지 버전으로 개발될 것이라고 말했다. 하나는 지하에 구축된 인프라를 따라 소나로 상태를 점검하는 검사용 로봇이다. 검사용 로봇이 점검한 사항은 시멘트 접착제로 수리를 하거나 고출력 제트로 막힘을 제거하는 작업용 로봇과 함께 일하게 된다. 검사용 로봇은 약 1cm 길이이고 자율적으로 움직이며 작업용 로봇은 그보다는 약간 더 크고 원격 조종을 통해 작동된다.

만약 이 프로젝트가 성공을 거둔다면 마이크로봇은 영국에서만 매년 64억 달러를 절감할 수 있을 것으로 추정하고 있다. 영국 정부는 핵발전소 폐기와 같은 위험한 환경을 탐사할 수 있는 로봇, 석유 파이프라인을 감시하는 드론, 궤도 위성의 수리 필요성을 감지할 수 있는 인공지능 소프트웨어 연구에 2,400만 달러를 지원할 예정이다.

가장 쉽게 달성할 수 있는 목표

현재 영국에서 개발 중인 마이크로봇은 수많은 잠재적 장점과 사용 사례를 가지고 있다. 마이크로봇의 작은 크기 때문에 좁은 공간에서의 탐사와 구조 작업이 가능하고 로봇 스웜 기술의 발전으로 건설 프로젝트 등 다양한 기능을 수행하기 위해 협력 작업이 가능해진다.

아직은 사용되고 있는 마이크로봇의 수는 제한적이지만 이 상황은 조만간 바뀌게 된다. 마이크로봇은 여러 가지 유형의 검사 작업에 사용할 수 있으며 이러한 기능은 마이크로봇이 가장 쉽게 달성할 수 있는 목표 중 하나이다.

엔지니어링 회사인 롤스로이스(자동차 회사가 아니라 비행기 엔진을 만드는 회사)는 마이크로봇을 이용하여 엔진을 구성하는 25,000개의 부품 중 일부를 검사하는 작업을 맡기고자 한다. 롤스로이스는 노팅엄 대학교, 하버드대학교와 협력하여 마이크로봇을 연구하고 있으며 직경 10mm 크기의 마이크로봇은 바퀴벌레를 모델로 삼고 있다. 일단 마이크로봇이 엔진에 들어가면 부착된 작은 카메라로 조작자에게 실시간으로 피드백을 제공하고 접근하기 어려운 부위까지 육안으로 검사를 수행할 수 있다. 이미 약 4.5cm 크기의 마이크로봇이 개발되어 있지만 롤스로이스는 이를 더 축소하는 연구를 진행하고 있다. 검사용 마이크로봇이 현실화되면 정비작업과 수리작업을 위한 로봇도 개발할 예정이다. 또한, 롤스로이스와 협력 대학들은 엔진 내에 영구적으로 내장되는 연필 크기의 검사 로봇에 대한 연구도 하고 있다. 롤스로이스는 한 달 이상 소요되는 엔진 유지보수 작업 시간을 상당 부분 절감할 수 있을 것으로 예상하고 있다.

마이크로봇보다 더 작은 나노봇의 성공 사례

최근 나노봇의 성공사례가 이어지면서 마이크로봇의 크기는 더욱 작아지고 있다. 펨토ST 연구소(Femto-ST Institute)의 연구진들은 세계에서 가장 작은 집을 짓기 위해 나노봇을 이용하고 있다. (이는 기네스북에 등재될 종목이 아니며 누군가는 이를 기네스북에 올리도록 요청해야 할 것이다) 집의 높이는 0.015mm이다.

나노봇이 가장 큰 가능성을 보여주고 있는 분야의 하나는 의료 분야이다. 일부 연구에서는 극미세 로봇이 복잡한 생물학적 조직에 직접 약물을 전달하는데 성공하기도 했다. 이러한 약물 전달체계는 암을 포함한 다양한 질병의 치료 방법을 개선할 수 있는 커다란 잠재력을 가지고 있다.

홍콩중문대학(CUHK) 연구진이 수백만 개 나노 로봇을 사용해 외과 수술을 더욱 간편하게 진행하는 방법을 개발했다. 홍콩중문대학의 기계 자동화 공학부 장 리 교수가 이끄는 연구진은 나노봇이 큰 그룹으로 모이거나 서로 흩어지도록 행동을 제어하는 기술을 개발했다. 연구진은 ‘자연에서 동물들이 수천 마리, 또는 수백만 마리의 무리가 떼를 이루어 광범위한 패턴을 형성해 서로 소통한다. 이들이 집단적 패턴을 형성하는 방식을 나노봇에 적용하면 큰 변화가 일어날 것이다’라고 설명했다.

나노봇 스웜은 자기장 작용에 의존하여 다양한 집단 형태를 구성한다. 흩어져서 제각기 임무를 수행하다가 필요한 경우 다시 모여 무리를 이룬다. 재구성이 가능한 나노봇 스웜은 단일체 구조를 지닌 마이크로봇과 비교했을 때 형태학적인 유연성과 자유도가 훨씬 높다.

마이크로봇과 나노봇 생태계가 발전하고 있다는 것은 의심의 여지가 없다. 아직 초기 단계이지만 위에서 말한 성공 사례는 조만간 마이크로봇과 나노봇이 가장 작은 일상 도우미가 될 수 있는 가능성을 보여준다.


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