청색경제

덩굴에서 영감 받아 자신의 몸을 3D 프린팅하며 성장하는 청색기술 로봇 등장했다

이탈리아공대 연구진이 개발한 필로봇(FiloBot)은 스스로 자라고 움직인다

김원희 기자 입력 2024.01.22 13:11 수정 2026.08.09 23:59 1

필로봇 - 언젠가 지구에서 멀지 않은 다른 행성 탐험까지 가능할까? [사진=Del Dottore et al., Sci. Robot. 9, eadi5908 (2024)]

구조화되지 않은 환경 탐사와 같은 작업에서 기존 로봇은 건널 수 없는 틈새와 같은 장애물로 인해 어려움을 겪을 수 있다. 이때 자립형 덩굴처럼 성장하는 로봇이 제격이다.

최근 이탈리아공대(Istituto Italiano di Tecnologia)의 과학자들이 이러한 로봇을 개발해 관심을 받고 있다. 이들이 개발한 '필로봇(FiloBot)'이 주인공으로 일명 '성장하는 소프트 로봇"이라 불리는데, 담쟁이 식물의 덩굴손을 모방한 청색기술이 적용되어 중력을 거슬러 광원(光源)을 향해 성장할 수 있다(물론 그 반대의 방향으로도 설정할 수 있다).

이 장치는 상단에 원뿔형 헤드가 있고, 하단에 전원/베이스 스테이션이 있으며, 그 사이에 줄기처럼 생긴 몸체가 있다. 이 몸체는 로봇이 성장함에 따라 점점 더 길어진다. 그 비결은 다음과 같다.

필로봇은 베이스 스테이션의 스풀(spool)에서 3D 프린팅 열가소성 플라스틱 필라멘트를 지속적으로 끌어올려 머리로 가져간다. 그리고 이 필라멘트는 본체를 기준으로 천천히 회전하는 헤드의 가열된 압출기를 통과한다. 이러한 방식으로 로봇은 자신의 몸체를 녹은 플라스틱을 연속적으로 코일 형태로 3D 프린팅하고, 이 코일은 냉각되면서 서로 결합하는 것이다.

필로봇의 머리 부분 모식도 [그림=Del Dottore et al., Sci. Robot. 9, eadi5908 (2024)]

즉, 본체는 균일한 방식으로 인쇄되지 않는다. 광 센서, 자이로스코프 및 기타 헤드에 통합된 전자 장치에 반응하여 플라스틱의 온도, 방향 및 증착 속도가 지속적으로 변하게 된다. 이러한 방식으로 필로봇은 몸체가 성장하는 방향을 제어하여 항상 빛을 향하고 땅에서 멀어지게 만든다.

필로봇이 나무를 기어오르고 있다. [사진=Del Dottore et al., Sci. Robot. 9, eadi5908 (2024)]

또한 이 로봇은 수직 지지대가 있으면 덩굴이 격자를 감는 것처럼 자동으로 그 주위를 감기 때문에 힘이 필요하지 않을 때는 강한 몸을 키우는 데 드는 시간과 에너지를 줄일 수 있다. 그러나 인접한 지지면이 감지되지 않을 때, 곧 머리가 열린 공간에 도달했을 때는 몸이 뻣뻣하고 튼튼하게 성장하여 스스로를 지탱할 수가 있다.

이 연구에 대한 논문은 18일 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)' 저널에 게재됐다. 아래 동영상에서 필로봇의 성장 과정을 시간 흐름에 따라 확인할 수 있다.