보고도 믿기 힘든 카멜레온 로봇의 피부 변색···서울대 세계 최초 성공

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▲카멜레온 로봇이 다른 색깔 띠로 이동하면서 경계선 색깔 변화를 극명하게 보여준다. (사진=고승환. 네이처 커뮤니케이션즈)

카멜레온에서 영감을 받아 몸 색깔을 실시간으로 주변 배경과 일치시키는 믿기 힘든 변색 카멜레온 로봇이 세계 최초로 우리나라에서 개발됐다.

고승환 서울대 기계항공공학부 교수와 홍석준 한양대 기계공학과 교수 팀은 10일 자 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 색을 자유자재로 바꿀 수 있는 소프트 로봇 피부를 개발했다고 발표했다.

이처럼 배경과 일치하는 몸 색깔 위장 로봇 기술은 군용 위장복을 개발하는 데 사용할 수 있다. 또한 유연한 디스플레이와 색상을 바꾸는 자동차 및 건물을 만드는 데 활용할 수도 있다.

실제로 연구진이 공개한 카멜레온 로봇은 걸어 다니면서 배경색에 따라 몸의 색깔을 바꾼다. 동물과 비슷하게 만들어진 이 작은 보행 로봇은 길이가 38cm, 너비 15cm, 무게 900g에 이른다.

▲색상이 다른 배경으로 옮기면서 카멜레온 로봇의 색이 변화하고 있다. (사진=네이처 커뮤니케이션즈)

공동 연구 팀은 자신의 몸에 있는 센서로 다른 색상과 질감의 줄무늬를 연구하도록 했다. 또한 걷는 플라스틱 로봇 몸체의 분절된 등을 덮는 ‘인공 카멜레온 피부’를 개발했다.

이 카멜레온의 등은 피부 색조를 변화시키는 7개의 유연한 부분으로 덮여 있다. 피부에는 열을 받으면 작은 전선(나노 와이어)에 의해 색을 바꾸는 액정 층이 배치됐다. 센서는 배경의 색상과 패턴을 감지함으로써 은나노선이 이에 맞춰 가열해 피부색을 바꾸도록 돕는다.

그 결과 이 카멜레온 로봇은 각 줄무늬를 넘어갈 때 등 부분이 주황색에서 녹색으로, 그리고 마지막으로 진한 파란색으로 단계적으로 색이 바뀌는 것을 보여 주었다.

▲고 교수와 동료들은 이번 연구에서 온도에 따라 색상 변화를 유도하는 열 크롬 액정층을 수직 적층으로 패터닝 된 나노 와이어 가열망(heating networks)과 결합하는 전략을 사용해 이번 성과를 달성할 수 있었다. (사진=네이처 커뮤니케이션즈)

고승환 서울대 기계항공공학부 교수는 “이 기술의 궁극적 응용 형태는 배경과 섞이는 투명 망토다”라고 말했다. 그는 “군에서 이 로봇은 훌륭한 비밀 정찰 로봇이 될 것이며, 적들이 알아차리는 것은 불가능할 것이다. 이 기술은 또한 병사들에게 적극적으로 위장할 수 있는 문도 열어준다. 현재 군복은 수동적이다. 그것들은 주변의 변화를 반영할 수 없는 고정된 색상과 무늬를 가지고 있다. 반대로 활동적인 위장은 배경과 더 잘 어우러지도록 모양을 바꿀 수 있다. 그러나 그런 인공 위장 장치는 필요에 따라 변경할 수 있는 광범위한 색상을 표시하고 미세한 배경을 반영할 수 있어야 하기에 그러한 능력을 실현하는 것은 오랫동안 어려운 기술적 과제였다”고 말했다.

고 교수와 동료들은 이번 연구에서 “온도에 따라 색상 변화를 유도하는 열 크롬 액정층을 수직 적층으로 패터닝 된 나노 와이어 가열망(heating networks)과 결합하는 전략을 사용해 이번 성과를 달성할 수 있었다”고 밝혔다.

▲왼쪽 두 장의 사진은 실제 자연계의 카멜레온 변색 모습이다. 오른쪽 3장의 사진은 맨 왼쪽부터 전기를 껐을 때와 전기를 넣었을 때의 카멜레온 로봇 피부의 유연한 변색 모습을 보여준다. (사진=네이처 커뮤니케이션즈)

현재 연구원들이 개발한 로봇 카멜레온은 실제보다 조금 더 크다. 그러나 초기 연구가 완료됨에 따라 이들은 로봇을 더 작게 만들려 하고 있다. 연구팀은 더 나아가 로봇에게 신호 처리와 데이터 기반 과학의 진전을 반영, 로봇 피부에 배경 표면의 질감을 더 높은 해상도로 리얼하게 반영하려 하고 있다.

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