과거 사람이 했던 위험하고 힘든 일들이 이제는 로봇이 대신 맡아서 처리해주는 시대로 변하고 있다. 아직 인간을 대체하기에는 로봇 수준이 완벽하지 않지만, 지금 추세대로만 간다면 머지않아 육체적 노동은 모두가 로봇의 몫이 될 전망이다.

로봇벌은 꿀벌 개체수 감소에 대비하여 개발

현재 로봇벌을 활발하게 연구하고 있는 과학자들은 영국 맨체스터대 부속기관인 마이크로시스템 센터의 ’모스타파 나바위(Mostafa Nabawy)’ 박사가 이끄는 연구진이다.
나바위 박사는 최근 맨체스터대에서 열린 ‘맨체스터 인더스트리 4.0 서밋’에서 ‘생물학에서 영감을 얻은 마이크로봇’을 주제로 발표했다.
나바위 박사와 그가 이끄는 연구진은 지난 2015년부터 곤충 크기만한 인공 날개 설계 및 이와 관련된 공기역학 시스템, 그리고 이를 기반으로 한 마이크로 로봇 개발에 주력해 오고 있다.
이들 연구진의 목표는 로봇벌을 대량으로 제조하여 개체수가 줄어들고 있는 꿀벌을 대체할 수 있도록 하는 것이다. 화분(花粉)에 관여하고, 꿀을 모으는 작업처럼 꿀벌이 수행하는 모든 이로운 역할을 로봇벌이 담당하도록 한다는 것이다.
이에 대해 나바위 박사는 “우리의 계획대로 로봇벌이 개발된다면 꿀벌이 하고 있는 농작물 수분(pollinating crops)처럼 인류의 생존이 달려 있는 중요한 작업들을 대신해 줄 수 있을 것”이라고 기대하며 “그렇게 중요한 역할을 담당하면서도 사람을 침으로 공격하는 일은 없을 것”이라고 말했다.
맨체스터대가 공개한 로봇벌 관련 동영상을 살펴보면, 연구진은 외부 도움 없이도 독자적으로 비행할 수 있는 로봇벌을 개발하는 것이 최종 목표인 것으로 나타났다. 리모트 콘트롤이 아니라 자체 프로그래밍 된 로봇벌로 자유롭게 날아다니도록 하면서 꿀벌 역할을 수행하도록 한다는 것이다.
연구진은 로봇벌이 독자적으로 날아다니며 꿀벌이 맡던 역할을 성공적으로 수행할 경우 현재 항공기에 적용되고 있는 항공역학 기술을 발전시키는데 도움을 줄 수 있을 것으로 전망하고 있다.
나바위 박사는 “꿀벌이 사라지지 않고 현재의 역할을 다하기를 바란다”라고 전제하면서도 “하지만 정말로 그런 비극적인 상황이 발생하게 된다면 인류가 피해를 보지 않도록 로봇벌이 꽃가루를 옮기거나, 채취한 꿀을 벌집에 저장하여 인간들에게 제공하도록 할 것”이라고 밝혔다.

로보비는 꿀벌 습성을 그대로 모방한 초소형 로봇

로봇벌 개발과 관련하여 현재는 맨체스터대 연구진이 두각을 나타내고 있지만, 사실 원조는 미 하버드대가 포함된 국제 연구진이 개발한 ‘로보비(Robo-Bee)’다. robot과 bee의 합성어인 로보비는 전체 길이가 3cm에 못 미치고, 중량도 0.1g정도로서 꿀벌의 실제 크기와 비슷하다.
크기나 중량 뿐만이 아니라 로보비는 날갯짓마저 실제 꿀벌과 유사하다. 초당 120회의 날개짓을 하면서 상하좌우로 이동할 수 있는데, 이 같은 움직임이 가능한 이유는 날개와 몸체를 연결하는 관절이 플라스틱 경첩(hinge)으로 되어있고, 날개도 가벼운 탄소섬유 소재로 만들어져 있기 때문이다.
또한 정교한 균형 제어 시스템이 실시간으로 양쪽 날개의 운동을 따로따로 제어하여 비행 중 균형을 잡을 수 있도록 설계되었다. 균형 제어는 얼마 전 까지만 해도 로봇과 컴퓨터를 가는 전선으로 연결하여 유선으로 통제했다. 무선이 아닌 유선을 사용하는 것은 디바이스의 크기가 너무 작아서 탑재할만한 배터리를 찾지 못해서다.
공동 연구진의 한 관계자는 “아직까지 로봇과 컴퓨터를 유선으로 연결하여 비행 경로 명령을 내리고 전원을 공급하고 있다”라고 공개하며 “하지만 초소형 로봇에 장착할 수 있을 만큼 작은 제어 시스템과 배터리가 개발되면 독자적으로 움직이는 로보비를 볼 수 있을 것”이라고 예상했다.
물론 초소형 제어 시스템과 배터리가 개발될 때까지 손을 놓고 있겠다는 것은 아니라는 것이 연구진의 생각이다. 연구진은 배터리 탑재와는 다른 방법으로 로보비를 무선 작동시킬 계획을 갖고 있는데, 그 방법마저 꿀벌의 습성을 모방하고 있다.
로보비를 무선 작동시키기 위해 모방할 꿀벌의 습성은 바로 휴식 방법이다. 꿀벌이 날다가 지치면 나뭇잎에 붙어 휴식을 취하는 것처럼, 로보비 역시 천장에 붙었을 때 빠르게 충전함과 동시에 정전기를 유발시켜 전력 소모량을 최소화하는 방법이다.
풍선을 옷에 비빈 후 벽에 대면 정전기가 발생되어 달라붙는 것처럼, 로보비도 마찬가지 방식으로 벽이나 천장에 달라붙도록 하는 방식이다. 이처럼 정전기 발생원리를 도입하면 과거에 비해 전력소모량을 1000분의 1로 줄일 수 있고, 충전 시스템으로도 활용할 수 있다는 것이 연구진의 의견이다.
연구진의 한 과게자는 “로보비가 상용화되면 꿀벌을 대신하여 농작물의 수분을 맡는 역할은 물론, 무너진 건물 속 수색이나 유해화학 물질 추적 등 탐색 및 감시 분야에서 다양한 용도로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.