서울대 공대 전기정보공학부 권성훈 교수 공동연구팀, 펜으로 그리는 로봇 공정기술 개발

서울--(뉴스와이어) 2023년 08월 01일 --  서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 전기정보공학부 권성훈 교수가 울산과학기술원(UNIST) 김지윤 교수 연구팀 스탠포드 대학교 송서우 박사와의 공동연구를 통해 펜과 잉크를 이용한 빠르고 간편한 방법으로 내·외부 조작 없이도 제작 시 설계된 다양한 움직임을 선보일 수 있는 로봇 제작 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 마랑고니 효과를 응용해 액체의 계면에서 내·외부 조작 없이 움직이는 로봇을 개발했다. 

마랑고니 효과는 액체 계면의 표면장력이 일정하지 않을 때 계면 위의 물체가 표면장력이 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동하는 현상이다. 소금쟁이가 계면활성제를 분사해 포식자로부터 빠르게 도망치는 것이 자연 속에서 찾을 수 있는 마랑고니 현상의 대표적인 사례이다.

마랑고니 효과를 이용하는 로봇을 제작하고자 하는 시도는 과거에도 있었으나 로봇의 움직임을 정교하게 제어할 수 없거나 로봇의 움직임을 제어하기 위해서 복잡한 공정과정이 필요하다는 한계가 있었다.

한편 펜은 누구나 간편하게 이용할 수 있는 도구로써 빠르고 간편하게 복잡한 모양도 표현할 수 있다는 장점이 있다. 연구팀은 펜을 이용해 표면장력을 조절할 수 있도록 잉크를 인쇄함으로써 잉크가 그려진 모양에 따라 수면 위를 헤엄치는 로봇이 설계된 경로를 따라 이동할 수 있음을 증명했다. 이를 통해 좁은 공간에서의 미로 탐색 및 물 위에서의 물체 운반 등 다양한 작업 수행이 가능하다는 점을 확인했다.

해당 논문의 1저자인 이수민 박사는 “펜을 로봇 제작 도구로 활용해 복잡하고 어렵게 느껴질 수 있는 과정을 누구나 쉽게 접근할 수 있도록 해주는 기술”이라고 설명했다. 이 기술을 이용하면 누구나 쉽게 펜과 용액만으로 물 위에서 자유롭게 유영하는 마랑고니 로봇 제작이 가능하다.

펜을 이용한 제작 방식은 다양한 표면에 적용이 가능해 종이 플라스틱 나뭇잎 등 일상생활 속 주변에서 찾을 수 있는 여러 재료를 이용한 로봇 제작을 가능하게 해준다. 공동연구를 진행한 송서우 박사는 “이번 연구로 개발한 펜 기반 로봇 공정기술을 시간에 따라 형태가 변하는 기판 위에 적용하면 우주로 쏘아 올리는 다단계 로켓과 같은 움직임을 설계할 수 있다”고 말했다.

김지윤 교수는 “이번에 개발한 기술은 굉장히 직관적으로 로봇을 제작하고 움직임을 설계할 수 있는 방법으로 차세대 지능형 로봇의 접근성을 높일 뿐만 아니라 로봇 개발 프로세스를 다각화해 응용 분야 확대에 기여할 수 있을 것으로 생각한다”고 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단(NRF) 4단계 두뇌한국 21(BK 21 FOUR) 한국재료연구원의 지원을 받아서 이뤄졌으며 해당 연구 결과는 세계적인 학술지 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에 2023년 6월 16일 게재됐다.

웹사이트: https://eng.snu.ac.kr/

연락처 서울대학교 생명공학공동연구원 송서우 메테오바이오텍 이수민 박사

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