리플 버그에서 영감을 받은 마이크로로봇, 수면 이동 방식을 재정의하다

여러 유수 기관의 과학자들이 수중 마이크로로보틱스를 한 단계 발전시키기 위해 힘을 모았습니다. 물 위를 걷는 리플 버그(Rhagovelia)에서 영감을 받은 이 연구는 언젠가 엔지니어들이 모터 없이 수면을 미끄러지듯 이동하는 매우 민첩하고 반응성이 뛰어난 기계를 만드는 데 도움을 줄 수 있습니다. 핵심 내용을 살펴보겠습니다.

리플 버그

리플 버그는 몸길이가 몇 밀리미터에 불과한 작은 곤충이지만 거센 물살과 난류를 거의 힘들이지 않고 헤쳐 나갑니다. 뛰어난 기동성과 거친 수로를 쉽게 이동하는 능력 때문에 오랫동안 과학자들의 관심을 받아 왔습니다.

리플 버그는 물 위를 미끄러지듯 움직이며, 발에 날개가 달린 것 같다고 표현되기도 합니다. 헤르메스 같은 고대 그리스 신의 축복을 받은 것은 아니지만 진화의 혜택으로 평생 지치지 않고 계속 노를 젓듯 이동할 수 있습니다.

리플 버그에서 영감을 받은 획기적인 수중 마이크로로보틱스 연구

이 능력이 수중 마이크로로보틱스 분야를 발전시킬 가능성을 확인한 엔지니어들은 리플 버그가 어떻게 힘들이지 않고 수면을 이동하는지 더 깊이 이해하고자 했습니다. 연구 논문¹ Ultrafast elastocapillary fans control agile maneuvering in Ripple Bugs and robots는 Science에 게재됐으며, 리플 버그의 독특한 방식을 모방해 비슷한 기동성과 추진력을 구현한 생체모방 로봇을 소개합니다.

리플 버그가 물 위를 활공하는 방법

첫 단계는 리플 버그의 몸이 독특한 능력을 어떻게 가능하게 하는지 종합적으로 파악하는 것이었습니다. 엔지니어들은 곤충의 다리부터 조사했고, 그 구조에 생물학적·기계적 지능이 내장돼 있음을 확인했습니다.

연구팀은 리플 버그 다리 끝에 달린 작은 부채가 물에 뜨고 힘들이지 않고 이동하도록 해 준다는 사실을 기록했습니다. 납작한 리본 모양의 부채는 수면의 표면장력과 항력을 이용해 추진력을 만듭니다.

수중 마이크로로보틱스

현미경으로 관찰한 결과 부채에는 작고 납작한 가시가 있으며, 그 위에 더 작은 잔가시가 배열돼 있었습니다. 이 구조는 서로 직교하는 방향에서 강성이 달라지는 독특한 미세구조를 만듭니다. 부채는 탄성력으로 자동 전개되고 물속에서 펼쳐져 곤충의 날개처럼 작동합니다.

출처 – Ajou University, Georgia Institute of Technology, Science

물에서 꺼내면 부채는 붓을 물에서 꺼냈을 때 오므라드는 것처럼 닫힙니다. 이 동작은 곤충의 근육이 아니라 부채에 직접 작용하는 물방울의 모세관력 때문에 발생합니다.

이를 확인하기 위해 한 엔지니어는 리플 버그의 다리를 떼어 사람 머리카락 끝에 올린 뒤 머리카락과 다리를 물방울에 넣었습니다. 몸에 붙어 있지 않았는데도 몇 초 만에 부채가 펼쳐졌고, 부속지의 형태적 작동이 자동으로 일어난다는 판단을 뒷받침했습니다.

수중 마이크로로보틱스 추진력 생성

리플 버그가 탁월한 기동성을 얻는 원리를 충분히 이해한 연구팀은 이를 마이크로로봇으로 재현했습니다. 작은 장치는 형태와 기능을 결합한 구조를 갖추고 리플 버그와 크기도 비슷합니다. 무게는 0.23g이며 다리에 1mg짜리 탄성모세관 부채가 통합돼 있습니다.

시도와 오류

처음에는 원통형 부채를 시험했지만 추진력을 만드는 강성과 접힐 수 있는 유연성이 부족했습니다. 다음 시도에서는 납작한 리본 모양의 부채를 사용했습니다.

1mg짜리 작은 부채에는 리플 버그의 해부 구조를 모방한 21개의 납작한 리본형 가시가 통합됐습니다. 연구팀은 실제 곤충과 성능을 비교했고, 결과는 이 마이크로로보틱스 성과가 미래 설계에 미칠 영향을 더욱 분명히 보여 줬습니다.

수중 마이크로로보틱스 테스트

시험 단계에서 연구진은 마이크로로봇과 실제 리플 버그를 함께 사용했습니다. 먼저 실험실에서 살아 있는 곤충을 24시간 관찰해 평균 능력과 행동을 기록한 뒤, 부채형 다리를 인공적으로 재현한 소형 마이크로로봇과 비교했습니다.

수중 마이크로로보틱스 테스트 결과

부채의 미세구조는 추가 입력 없이 독립적으로 작동했습니다. 큰 힘을 들이지 않고 펼치고 접을 수 있었으며 추진, 가속, 급제동도 가능했습니다. 회전할 때 최소한의 에너지만 사용한다는 점도 확인돼 마이크로로보틱스의 중요한 돌파구가 됐습니다.

연구진은 초파리와 비슷한 성능을 달성했다고 밝혔습니다. 장치는 수면에서 초당 몸길이의 120배를 이동하고 50밀리초 안에 몸 전체를 96° 회전했습니다. 이는 추진을 위해 여전히 모터에 의존하는 오늘날의 첨단 수중 마이크로로봇보다 훨씬 뛰어난 성능입니다.

스크롤하려면 스와이프 →

수중 마이크로로보틱스의 주요 이점

수중 마이크로로보틱스 연구는 여러 이점을 제시합니다. 그중 하나는 저에너지 추진 방식입니다. 초소형 및 나노 규모 장치에서는 복잡한 기계 구조나 많은 에너지를 요구하는 요소를 피하는 것이 유리합니다.

오늘날 무선 기술에서 배터리는 가장 무거운 부품입니다. 기존의 수중 마이크로로봇 성능 향상 시도는 대체로 높은 에너지 요구량과 전원 운반 문제로 실패했습니다. 이번 방식은 그 문제를 없애 거친 수로를 매우 빠르게 이동하는 마이크로로봇의 가능성을 엽니다.

추진력 생산 향상

현재 기술로 마이크로로봇에서 높은 추진력을 얻기는 매우 어렵습니다. 크기와 무게의 제약 때문에 활용 범위도 낮은 기동성이 필요한 작업에 머물렀습니다. 이번 발견은 무거운 배터리 없이도 열악한 환경에서 장시간 작동하는 첨단 장치의 새 시대를 열 수 있습니다.

고성능

또 다른 큰 장점은 높은 이동 속도와 민첩성입니다. 수면을 미끄러지는 이 추진 방식은 고속에서도 뛰어난 기동성을 제공합니다. 이러한 특성은 미래의 마이크로로봇을 더 효율적이고 유용하게 만들 수 있습니다.

수중 마이크로로보틱스의 실제 적용 사례

이 연구는 수중 로봇 설계의 새로운 시대를 열 수 있습니다. 스스로 형태를 바꾸는 장치는 거친 수로를 헤쳐 나가기 위해 기존 모터가 필요하지 않으므로 다른 장치가 수행하기 어려운 작업을 24시간 계속할 수 있습니다.

환경 모니터링

수면을 걷는 로봇은 환경 모니터링에 적합합니다. 작은 로봇들이 협력해 수로의 건강 상태와 오염 수준을 실시간으로 보여 줄 수 있습니다. 배터리를 빠르게 소모하지 않고 자동 이동할 수 있어 오염과 기타 환경 악영향을 줄이는 데도 도움이 됩니다.

재난 구호

많은 이들이 마이크로로보틱스를 재난 구호의 미래로 봅니다. 소형 센서와 로봇이 네트워크로 작동하면 도움이 필요한 사람을 더 빨리 찾을 수 있습니다. 작은 크기 덕분에 침수된 강, 습지, 도시 지역에서 생존자를 수색하기에도 적합합니다.

수중 마이크로로보틱스 개발 일정

수면 보행 로봇이 주변 하천을 실제로 이동하기까지는 최소 5년이 걸릴 전망입니다. 다음 단계는 센서와 기타 유용한 기능을 마이크로로봇에 통합하는 것입니다. 연구진은 이를 완성하기 위해 산업계 협력사를 찾을 가능성이 큽니다.

수중 마이크로로보틱스 연구자들

University of California, Berkeley, Ajou University, Georgia Institute of Technology가 이번 수중 마이크로로보틱스 연구에 기여했습니다. 논문은 생체역학 연구자 Víctor Ortega Jiménez를 주저자로 명시하고 Professor Je-sung Koh와 Dongjin Kim의 큰 기여도 언급합니다.

수중 마이크로로보틱스의 미래

수중 마이크로로보틱스의 전망은 밝습니다. 작은 장치에 대한 수요가 크고 전자기기 소형화가 진전될수록 로봇은 더 저렴해져 대중이 쉽게 이용할 수 있게 됩니다. 현재 목표는 이번 발견을 바탕으로 다른 효율적이고 독특한 메커니즘을 개발해 로봇 소형화의 장벽을 극복하는 것입니다.

마이크로로보틱스 분야에 투자하기

주목할 만한 로봇 기업은 많습니다. 이들은 새로운 구조와 인공지능 통합을 통해 기술의 한계를 넓히고 있습니다. 다음 기업은 혁신성과 시장 지배력을 유지하기 위해 꾸준히 노력해 왔습니다.

Microbot Medical Inc

Microbot Medical Inc. (MBOT ) 는 2010년 차세대 마이크로봇으로 의료 작업을 더 효율적으로 수행하고 모니터링 능력을 높이기 위해 설립됐습니다. Harel Gadot가 창업했으며 본사는 미국 매사추세츠주 Hingham에 있습니다.

2018년 Microbot Medical Inc.는 기업공개를 통해 제품군과 연구개발을 확대했습니다. 또한 세계 최초의 완전 일회용 단일사용 로봇 시스템 Liberty를 출시했으며, 이 장치는 카테터 기반 심혈관 시술을 지원합니다.

현재 Microbot Medical Inc.는 의료 부문을 발전시키겠다는 독특한 사명을 가진 주요 로봇 기업입니다. 제품 조합, 시장 지위, 의료 작업에 대한 집중을 고려하면 의료와 로봇 분야에 동시에 투자하려는 이들에게 매력적인 선택지가 될 수 있습니다.

최신 Microbot Medical (MBOT) 주식 뉴스 및 개발 현황

수중 마이크로로보틱스 연구 | 결론

리플 버그 연구는 생체모방을 현대 기술에 성공적으로 통합한 훌륭한 사례입니다. 진화는 수십억 년의 선행 연구를 거쳤으므로 오늘날의 복잡한 질문에 대한 해답을 담고 있을 수 있습니다. 이 연구는 더 유능하고 친환경적인 수중 마이크로로봇과 다양한 후속 기술의 길을 열었습니다. 연구진의 노력과 선견지명은 높이 평가할 만합니다.

다른 사전 IPO 기회에 대해 여기서 알아보세요.

참조 연구:

^{1. V.M. Ortega-Jimenez et al. Ultrafast elastocapillary fans control agile maneuvering in Ripple Bugs and robots. Science. Vol. 389 2025년 8월 21일, p. 811. doi: 10.1126/science.adv2792.}