<김상원 과학기술정보통신부 기초연구진흥과 사무관>
안녕하십니까? 기초연구진흥과 김상원 사무관입니다.

오늘 브리핑할 내용은 8월 22일 금요일 새벽, 미국 동부 시간으로는 8월 21일 목요일 14시에 사이언스지 표지 논문으로 게재되는 아주대학교 고제성 교수님의 연구 성과입니다.

이번 연구 성과는 세계 최초로 소금쟁이과의 하나인 라고벨리아를 모사한 초소형 로봇을 개발했다는 점에서 학문적 파급이 매우 클 것으로 예상됩니다.

앞으로 차세대 수상로봇, 해양탐사, 재난구조 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대하고 있습니다.

기초연구는 과학기술 발전의 근간이며, 장기간에 걸쳐 다양한 분야에 응용되고 새로운 산업 창출과 삶의 질 향상에 기여하고 있습니다. 하지만 가시적 성과 측정이 어렵고 결과가 나오는 데 오랜 시간이 필요해 장기적으로 안정적인 지원이 필요한 영역입니다.

오늘 발표할 연구 결과 또한 수년간의 꾸준한 연구를 통해 달성한 성과입니다. 과기정통부는 새로운 지식의 탐색과 축적 그리고 확장이라는 기초연구 본연의 목적에 충실한 지원체계를 바탕으로 앞으로도 우리 연구자분들이 연구에 전념할 수 있는 환경을 조성하기 위해 노력해 나가겠습니다.

연구 업적 및 성과에 대한 자세한 내용은 아주대학교 고제성 교수님께서 설명을 해주시겠습니다.

감사합니다.


<고제성 아주대학교 기계공학과 교수>
안녕하십니까? 아주대학교 기계공학과 고제성입니다.

우선 오늘 이렇게 자리를 마련해 주셔서 과기정통부 관계자분들께 정말 감사하다는 말씀드리고요. 이제 내일 publish될 저희 소금쟁이 로봇에 대해서 간략하게 그 역사와 이렇게 한 10여 분 정도 발표를 드릴 수 있도록 하겠습니다.

제목은 여기 대부분 그냥 '소금쟁이'라고 말씀하시는데 저희는 '작은 소금쟁이'라고 할 수 있을 것 같습니다. 라고벨리아라고 하는 곤충인데요. 소금쟁이과의 아주 작은 곤충이라 이 아이의 다리의 아주 독특한 구조를 저희가 규명했다고 보시면 될 것 같습니다.

그래서 히스토리를 들려드리면 이거는 10여 년 전에 제가 박사 과정, 서울대에서 박사 과정을 밟을 때 소금쟁이가, 실제 이거는 저기 나가 보면 있는 그 소금쟁이입니다, 한 5cm, 6cm 정도 되는. 그 아이가 수면을 박차고 올라가는 원리를 규명을 해서, 그때도 사이언스가 나왔거든요.

그래서 이렇게 아주 멋지게 도약을 하는 이런 소금쟁이가 어떻게 저렇게 도약을 할 수 있을까, 라는 거를 저희가 이런 아주 작은 로봇을 만들어서 이 아이의 힘과 모양과 형상과 이런 것들을 모두 리믹해서 어떻게 수면을 박차고 도약하는가를 밝힌 논문이었고요. 이것 10년 전에 그래서 이렇게 똑같은 소금쟁이의 원리를 이용해서 도약하는 로봇을 발표했었습니다, 2015년에.

그 원리의 핵심은 여기 보시는 것처럼, 딤플이라고 하죠. 물을 아주 부드럽게 밟고 올라서는데 그 밟고 올라설 때 이용하는 힘이 물 표면에 있는 표면장력입니다. 표면장력을 최대한 이용을 해야 뛰어오를 수 있다, 라는 게 그때 결론이었고요. 그래서 힘의 어떤 프로파일이나 저런 크기 이런 것들이 딱 거기에 맞는 사이즈였고요.

그래서 거기서 더 나아가서 로봇을 이렇게 실험을 하고 나면 실제 소금쟁이도 어떻게 뛰는가를 이해할 수가 있습니다. 그래서 실제 소금쟁이의 데이터를 보니까 이렇게 로봇의 데이터가, 별표가 로봇이고 흑백 dot들이 실제 소금쟁이 데이터들입니다.

그래서 실제 소금쟁이도 물을 쫙 누를 때 표면장력이 깨지지 않을 만큼만 누르더라, 그래서 소금쟁이는 물어보지는 않았지만 얘도 물이 깨질지 안 깨질지 아는 것 같더라, 라는 걸 미루어 짐작할 수 있고요.

이런 어떤 이 스케일에서 이용할 수 있는 힘을 최대한 이용해서 만들 수 있는 로봇이 개발되면 그 로봇을 만들 수 있다는 그 자체만으로 여러 애플리케이션, 이런 웨어러블 디바이스 아주 작은 스케일의 시스템에 적용할 수 있는 기술들을 많이 뽑아낼 수 있습니다. 이 로봇 자체의 의미도 있지만, 우리가 지식의 함양 이런 목표도 있지만 실제 사람들한테 쓰일 수 있는 디바이스의 요소 기술로도 충분히 활용될 수 있고요.

그래서 이건 약간 어려운 얘기인데 이렇게 스케일이 작은 부분에 있어서는 수면 도약 효율이 물이 깨지지 않을 때 최대화된다, 라는 이런 그래프고요. 너무 세게 눌러서 물이 깨지면, 그러니까 이 빨간 선 이상 힘을 주게 되면, x축은 힘이라고 보시면 됩니다. 힘을 너무 주면 못 뛰어오르는, 아주 아이러니하죠. 힘을 더 줬는데 못 뛰어요. 힘을 작게 줘야 뛰어오를 수 있다, 이게 표면장력의 어떤 그런 신비함이고요.

그래서 이렇게 힘을 작게 주고 물을 안 깨면 그러면 힘을 더 어떻게 줄까, 하면 이런 희한한 형상이 필요합니다. 표면장력을 더 많이 받기 위해서.

그러면 힘이 많은데 높이 뛰고 싶어, 그러면 이거는 안 됩니다. 왜냐면 물이 깨지는 형상이기 때문에. 그렇게 되면 그때 예측하기를 '아, 이렇게 힘이 많이 남아도는 애는 패드가 있어야 된다.' 패드는 표면장력이 아니라 항력입니다, 면적에 비례하는 힘. 그래서 면적을 키우는 저런 아이가 있어야 더 남는 힘을 효율적으로 쓸 수 있다, 라는 걸 그때 미루어 짐작했죠.

그래서 사실 제가 아주대로 옮긴 이후에 그거를 보여줬어요. 실제 그렇다. 더 높이 뛰고 싶고 더 힘이 많이 남아도는 그런 시스템은 자연계에서는 못 찾았어요, 그때는. 로봇으로 보여줬어요. 엄청 단단하고 크고 파워풀한 로봇을 만들어서 물이 깨지더라도 도약할 수 있는 로봇을 만들어서, 이것도 지금도 저는 그렇게 생각하는데 전 세계에서 물에서 제일 높이 뛰는 로봇입니다. 몇 개 없어요, 뛰는 애가. 그래서 한 50~60cm 정도 높이 뛰어오를 수 있는 이유가 이런 표면장력이 아니라 항력으로 넘어온 겁니다.

근데 어느 날 한 미국의 UC 버클리 Georgia tech의 사드 밤라(Saad Bhamla) 교수님 그리고 빅터 오르테가(Victor M. Ortega-Jimenez) 교수님께서 이걸 발견하시고는 저한테 연락이 왔어요. '이거 봐라. 물에서 갑자기 팬이 펴져서 엄청 빠르게 돌아다니는 소금쟁이가 있더라.' 이거는 실제 소금쟁이보다 좀 작습니다. 실제 소금쟁이보다 작기 때문에 힘을 많이 못 받아요, 그 물 표면으로부터. 왜냐면 표면장력은 길이에 비례하는 힘이기 때문에.

작은 애인데 빨리 가고 싶어요. 그렇기 때문에 면적을 넓힌 어떤 결과라고 할 수 있는데, 그럼 면적만 있으면 되지 왜 이게 오므라들었다 펴졌다 해야 되느냐? 사실 이 스케일은 표면장력이 아주 가장 큰 힘입니다. 못 빼요, 이렇게 그냥 가만있으면. 이거를 이렇게 오므라들지 않으면 얘가 아무리 힘을 줘도 물이 잡아당겨서 밖으로 뺄 수가 없습니다. 그러면 이제 그냥 왔다 갔다 할 수밖에 없는 거죠. 그래서 사실 오므라들어야 하는 이유는 물에서 다리를 뺄 수 있게 만들기 위해서라고 저희는 생각을 합니다.

그래서 이런 아이를 저한테 보여주니까 '아, 자연에도 공학적으로 아주 유리한 방향으로 진화를 하고 있구나.'라는 거를 새삼 다시 또 아주 놀라움을 그때 한 5년 전인데, 5년간 연구개발을 통해서 이 아이가 어떻게 펼쳐지고 오므라드는지를 규명을 한 거죠. 관찰 그리고 분석, 이해를 한 겁니다.

이해를 해보니까 이 아이는 확대되면 이렇게 리본처럼 생겼어요, 띠들이 이렇게. 이 아이가 어떻게 펼쳐지느냐? 생물학자들은 사실 '근육으로 이걸 조절할 거야.' 이렇게 그냥 미루어 짐작하는데 공학적으로 보면 이런 스프링 같이 생긴 아이는 탄성력이 있습니다, 펼쳐지려는 탄성력. 그다음에 뺄 때는 우리가 아까 봤던 표면장력이 있어요.

그래서 그 force를, 밸런스를 잘 맞추면 물에 들어가면 탄성력 때문에 펼쳐지고, 빼면 표면장력 때문에 오므라드는 elastocapillary 현상을 볼 수가 있습니다. elastocapillary 현상은 탄성 모세관 현상, 한글로 억지로 한번 해석을 해 보자면 탄성 에너지와 모세관, surface energy가 밸런싱을 맞추면서 이렇게 근육 없이도 구동이 되는 거죠.

엔지니어링 입장에서는 상당히 이롭습니다. 모터를 만들 필요 없어요. 이 스케일의 모터도 없을 거니와 저희는 구동을 하려면 모터가 필요한데 구동기가 없이 이 스케일에서 구동을 하는 거죠. 아주 아이러니한 그런 이야기가 있습니다.

그렇기 때문에 저렇게 작은 로봇인데도 발만 휘두르면 쟤가 물에서는 펼쳐지고 빠지고 이렇게 자동으로, 자가적으로 아주 smart한 structure입니다. 이게 자연에 있다는 것도 저는 사실 놀라워요.

그래서 이제 이거를 우리 박사 과정 학생들과 아주 열심히 그 property를 인간이 재현할 수 있을까 해서 이렇게 예쁘게 elasticity와 surface energy를 밸런싱을 잘 맞춰서 디자인하게 되면 여기서 보시는 것처럼 물에 빠지면 펼쳐지고 나오면 오므라드는. 이게 아까 말씀드렸듯이 펼쳐졌을 때는 항력을 최대한 받을 수 있어서 아주 작게, 힘을 작게 들여도 아주 큰 힘을 물로부터 받을 수 있습니다.

그래서 디테일한 어떤 에너지 밸런싱 얘기는 여기서는 설명을 드려도 좋을 것 같은데, 일단 여기 제일 첫 번째 그래프가 탄성에너지와 surface는, 점선이 surface energy입니다. surface energy는 길이에 비례하기 때문에 모양이 변해도 길이가 똑같으면 이렇게 똑같습니다. 근데 점선이 탄성에너지, 저희가 이 팬을 어떻게 디자인하느냐에 따라 탄성에너지를 더 많이 할 수도 있고 작게 할 수도 있고, 탄성에너지를 작게 해서 물로도 오므라들 수 있게끔 하면서 물에서는 아주 빠르게 펼쳐지게 하는 그런 optimization이 이 안에서 있어야 되고요.

그래서 이거는 아마 사이언스 보도자료로 나간 영상 같은데 이 영상을 보시면 여러 가지, 저희가 로봇 개발에 있어서 필요했던 여러 가지 자료들을 다 볼 수가 있고요.

그래서 1mg, 아주 가볍고, 모터가 1mg은 있을 수가 없어요. 근데 모터 없이 자가적으로 자연의 에너지를 이용해서 펼쳐지고 오므라들고 할 수 있다는 게, 이게 하나의 어떤 기계적인 지능, 요즘 AI 많이 하잖아요. AI는 생각하고 추론하고 결정하는 건데 기계적인 지능은 머리가 없어도 됩니다. 머리가 없어도 되고 센서도 없어도 되고 그냥 자연에 놔두면 그 structure 자체가 에너지가 밸런싱되면서 움직이는 형태이고요. 그래서 저는 이걸 mechanical intelligence, 기계적인 지능이다, 지능을 가진 구조다, 저렇게 보여도 뇌가 없어도, 그렇게 저희는 부릅니다.

그래서 이렇게 물에 넣었을 때, 뺐을 때 이렇게, 그다음에 다리는 그냥 휘두르기만 하는데요. 여기에 그 어떤 actuator도 필요가 없는 겁니다, 물이 있기 때문에. 어떻게 보면 물이라는 환경에 최대한 수백만 년간 적응한 결과라고 볼 수 있고, 어느 정도 예측은 했지만 저희는 불가능한 approach였어요. 왜냐면 팬을 만들어서 이렇게 달았는데 뺄 수가 없기 때문에. 팬은 만들 수는 있겠지만 '이걸 어떻게 빼지?' 아무런 솔루션이 없어요, 공학적으로는. 아마 AI도 찾을 수 없을 겁니다, 이런 솔루션은. 근데 자연에서는 이렇게 아주 좋은 솔루션을 제공한 거죠.

그래서 다른, 물만 휘저을 때보다 훨씬 더 빨리 가고, 그다음에 가장 중요한 건 surface tension은 shear force가 없어요. 수면, 수평 힘이 없어요. 그래서 쭉쭉 미끄러집니다, 수면에서. 근데 이 팬이 있으면 원할 때 멈추고, 가고 싶을 때 가고, 원할 때 회전하고, 이 모든 조향력이 향상이 되죠.

그래서 전체적으로 보면 '자연에서 이렇게 스마트한 게 있더라. 그게 로봇에도 도움이 되더라. 그리고 그 로봇을 만드는 기술은 우리가, 인간도 계속 개발·발전시키고 있더라.'라는 게 결론이 되겠습니다.

감사합니다.


[질문·답변]
※마이크 미사용으로 확인되지 않는 내용은 별표(***)로 표기하였으니 양해 바랍니다.

<질문> 두 가지만 여쭤보겠습니다. 하나는 스위밍 팬이 체중을 분산하는 역할도 하잖아요?

<답변> (고제성 아주대 교수) 체중...

<질문> 체중 분산.

<답변> (고제성 아주대 교수) 체중의 분산?

<질문> 네, 그러면 다시 이게 뛰어오를 때 면적에 받는 최적의 힘, 그거와의 상관관계가 있을 것 같은데요. 그러니까 거기에 스위밍, 털 같은 게 많이 나 있잖아요. 저게 많으면 많을수록 좋은 거 아닌가요? 어느 정도 선까지 있어야 되는지 그거 하나와,

<답변> (고제성 아주대 교수) 정말 좋은 질문이시고,

<질문> 두 번째가 또 이 라고봇이 물에 닿을 때 그리고 또 뛰어오를 때 그 시점 선택은 누가 어떻게 하나요?

<답변> (고제성 아주대 교수) 아주, 아주 좋은 질문이시고 공학에 아주 조예가 깊으신 것 같아요. 첫 번째 질문은 '저게 크면 클수록 좋지 않냐?' 크면 클수록 많은 힘을 떠받칠 수는 있어요. 근데 그 힘은 어디서 와야 되느냐? 이 로봇이 줘야 돼요. 근데 그 힘은 사실 힘이라는 에너지는 부피에 비례하는 어떤 그런 물리량이거든요. 작으면 작아질수록 아주 크게 줄어드는 에너지들이에요. 그러니까 이 아이가 아무리 커도 얘가 가진 에너지가 없으면 휘두르지를 못하는 거죠. 얘의 mass와 에너지의 알맞은 크기와 무게의 다리가 필요한 겁니다.

그래서 저희도 높이 뛰려면 아주 긴 다리가 있으면 좋겠지, 라고 하는데 길어지면 mass가 크잖아요. 그거 움직이는 데 힘을 다 써버리면 올라가지를 못하는 거죠. 그거와 어느 정도 비슷한 개념이고, 그래서 이 mass는 작으면 작을수록 좋고 면적은 크면 클수록 좋고, 그렇기 때문에 저런 리본 형태, 그냥 면이 아니라 이런 털 형태입니다. 털이 있으면 mass가 최소화되거든요.

<질문> 그래서 최적값을 찾으셨는지 여쭤보고 싶었습니다.

<답변> (고제성 아주대 교수) 최적값이죠.

<질문> 최적값.

<답변> (고제성 아주대 교수) mass에 대한 최적은 아니고 저게 펼쳐지고 오므라드는 거에 대한 에너지의 최적.

그다음에 두 번째는 이 로봇은 저희가 자동으로 어디 뿌려서 기능을 수행하려고 만든 로봇은 사실 아니에요. 과학적인 규명을 위한 로봇입니다. 그래서 이 로봇의 애플리케이션을 많이 물어봐요, 얻다 쓰냐. 사실 이걸 오프 더 레코드로 저는 항상 '이 로봇은 100% 응용되었다. 쓰였다. 과학의 증명에.'라고 얘기를 하고 다녔어요. 아, 다니지 못했어요, 옛날에는. 그런데 지금은 이 로봇의, 왜냐하면 그런 과학과 지식의 가치가 훨씬 더 크다는 걸 느꼈기 때문에 거기에 모든 자기의 역량을 다 발휘했고요.

사실 이걸 만드는 데 있어서 나온 기술들은 워치, 글라스, 웨어러블 디바이스에 다 들어가고 있어요, 알게 모르게 작은 디바이스에. 눈에는 보이지만 작은 디바이스에 어떤 mechanical performance가 필요하다, 솔루션이 없어요, 지금. 저희 이런 기술들이 필요합니다, 그래서.

<질문> 이게 물에 빠질 때, 들어갈 때와 또 튀어나올 때와 시점 선택은...

<답변> (고제성 아주대 교수) 시점, 그래서 이거는 저희가 manually 하고 있습니다. 그게 질문이었죠?

<질문> (온라인 질의 대독) 그럼 e-브리핑으로 들어온 질문 제가 대신 읽어드리겠습니다. 경향신문 기자입니다. 연구진이 개발하신 인공 털 21가닥의 소재는 무엇인지 궁금합니다. 금속인지 기타 다른 소재인지 궁금합니다.

<답변> (고제성 아주대 교수) 소재 질문은 많이 받는데요. 저 소재는 여러분들이 많이 쓰는 플렉시블 서킷에 많이 쓰는 PI 소재고요, polyimide. 그걸 쓰는 이유는 아주 stiff하고 stable하고 제작이 용이해서, 레이저 머시닝에 용이해서, 그다음에 금속은 너무 딱딱해요. 이 elastic energy와 물의 surface energy의 밸런싱을 위해서 저희가 디자인을 해야 되는데 이 아이가 아주 그 레인지에 있는, young's modulus라고 하죠, elastic property가 아주 좋은 재료입니다.

<질문> 15년 동안 꾸준히 연구해 오신 그간의 성과가 결실을 맺었다고 자료에 나와 있던데요. 어떤 점이, 소금쟁이의 어떤 점이 이렇게 흥미로워서 혹시 학·석·박을 다 관련 연구를 하신 건지 그거를 얘기해 주시면 좋을 것 같고요.

이번 연구의 제일 중요한 점은 탄성 모세관 현상이 핵심인 것 같거든요. 그런데 이게 저희가 기사를 쓸 때 다른 거에 빗대어서 설명하는 경우가 많은데 이런 비슷한 방식으로 작용하는 다른 생명체나 기계나 도구 같은 그런 게 있을까요? 이게 안에 들어갔다 펼쳐지고 다시 수축하고 이런 거를 좀 더 알기 쉽게 설명해 주고 싶어서 이 탄성 모세관 현상에 대해서 좀만 더 설명해 주시면 좋을 것 같습니다.

<답변> (고제성 아주대 교수) 일단 첫 번째 질문은 15년간, 제가 사실 석사를 서울대에서 했는데 서울대 저희 지도교수님 조규진 교수님, 김호영 교수님이라는 분이. 사실 이 소금쟁이라는 주제는 아주 오래된 주제입니다. 물에서 뛰어다니는 아이이기 때문에 수... 100여년 이상 공학자 또는 과학자들한테 그 비밀에 대한 의문을 많이 가진 생물이었고요.

제 전공은 초소형 로봇의 제작인데 그 초소형 로봇의 효용성을 극대화시킬 수 있는 한 가지 주제가 이 아이의 비밀을 푸는 게 좋지 않을까. 사실 어떤 과학적인 호기심에서 처음에는 시작이 된 거고요, 저희 연구팀이 서울대에서. 그 과정에서 저는 거기에 박사까지 그 주제로 계속 하게 되었고 아직 풀리지 않은 여러 가지 의문점들이 있다, 라는 것을 알 수 있었고 그래서 지금 계속 해오고 있는 겁니다. 아직도 사실 저는 1%도 모른다고 생각해요. 할 게 너무 많아요.

그다음에 두 번째 질문은 elastocapillarity 현상은 사실 학계에서는 많이 연구를 하고 있는데 일상생활에 적용되는... 그게 발견은, 이렇게 볼 수는 많이 있어요. 붓이나 이런 것도 물에 빠지면 팍 펼쳐졌다가 싹 빠지면 예쁘게 이렇게 오므라들잖아요. 그래서 두께나 이런 것들을 그런 누르는 힘에 따라서 조절을 하게 되잖아요.

펜, 붓 이런 어떤 서예도구나 그런 잉크와 관련된 그런 부분에 있어서 많이 있고, 그다음에 잉크젯프린트나 이런 데서는 이론적으로 상당히 연구를 많이 합니다. 왜냐하면 아주 액적을 작게 만들어서 뿌려야 되기 때문에 elastic한 부분과 capillary, 액적의 capillary를 되게 잘 이용해야 되거든요. 그래서 프린팅 형태, 그러니까 그런 부분에 있어서 디테일하게 제가 정확히 '이거다.'라고 말씀드리긴 힘든데 연관은 그렇게 많이 되고 있습니다.

그다음에 이런 absorption 이런 패치 이런 거도 다 액적이나 물만 있으면 capillary force는 사람과 interaction을 할 때는 모두 있습니다.

<질문> (온라인 질의 대독) e-브리핑 질문 하나 더 드리겠습니다. 추가 질문인데요. YTN사이언스 기자입니다. 부채꼴 인공 팬이 추진력을 얻는 원리를 쉽게 한 번만 더 설명해 주시면 감사하겠습니다.

<답변> (고제성 아주대 교수) 추진력을 얻는 원리는 제가, 추진력이라 함은 여기서... 이걸로 설명하면 되겠네요. 펼쳐지고 오므라드는 거는 이 아이의 팬의 깃대죠. 깃대들이 펼쳐지고 오므라드는 것. 그다음에 펼쳐진 이후에 추력을 얻는 것은, 추력을 얻는 것은 여기 깃대의 단단한 방향 있잖아요? 깃대가 이렇게 리본 형태, 띠 형태라 그랬잖아요.

띠 형태라서 이 빨간색, 빨간색 방향은 단단해요. 그런데 파란색 이렇게 접히는 부분이 유연합니다. 그래서 저 방향으로 노 젓듯이 쓸면 friction drag이라고 해서, '저게 면도 없는데 어떻게 항력을 받나요?' 할 수 있는데 저 작은 스케일에서는 저렇게 깃대만 있어도 항력을 받아요. 항력, drag. 낙하산도 다 drag이잖아요? 비행기 이런 거 다 항력으로 유체가 이동할 때 생기는 힘, 그래서 그 힘을 저 방향으로 받게 되고 그거를 견디는 힘은 부채, 이 구조가 하게 되는 거죠.

<질문> 교수님, 설명 잘 들었습니다. 그냥 저는 간단하게 질문을, 간단하지 않을 수 있는데 이 사이언스 표지 논문에 선정됐잖아요, 이번 연구가. 그런데 이거는 표지 논문은 사실 되게 특별한 연구를 선정하는데 왜 사이언스가 이번에 이 연구를 표지 논문으로 선정했다고, 혹시 이유를 들으셨거나 혹시 뭐 있는지.

<답변> (고제성 아주대 교수) 사실 이유는 못 들었고요. 이유를 못 들어서 이거 지극히 개인적인 이야기를 할 수밖에 없는데 저는 되게 좋아요. 저는 되게 재밌고 정말 이거는 자연에 대한 경외심을 한 번 더 고취하는 그런 연구였고요.

자연이 우리가 모르는 게 너무 많고 그다음에 자연이 주는 솔루션이 정말 아주, 지금 AI 유행하는데 아까 말씀드렸듯이 AI가 전 죽어도 낼 수 없는 솔루션이라고 생각해요. 이런 '물에서 추력을 작은 아이가 받아야 되는데 어떻게 해야 돼?' 이게 정말 좋은 솔루션이거든요, 효율적이고 에너지를 안 줘도 되고, 그런 부분들을 인정해 주신 것 아닐까. 자연에 대한 경외심, 인간의 어떤 무지함을 한 번 더 고취하게 되는, 네.

<질문> 아까 유사한 질문이 있긴 했는데 15년 동안 꾸준히 같은 연구를 해오셨잖아요. 그런데 사실 이게 되게 쉽지 않은 과정이었을 것 같아요. 소금쟁이에 대한 호기심을 넘어서 어쨌든 과제를 수주하고 뭔가를 계속 증명하는 과정, 계속 15년 동안 하는 과정이 굉장히 녹록지 않았을 것 같은데 이 부분에 대해서 많이 이야기해 주시면 좋을 것 같습니다.

<답변> (고제성 아주대 교수) 그걸 어떻게 아시는지 제가 궁금하고요. 연구를 해보셨... 정말 맞는 말씀이시고요. 왜냐하면 지금 연구라는 게 연구비를 받아서 거기에 대한 결과를 내야 되는 거에 되게 급급한 부분이 많이 있어요. 그렇게 해야 되고, 사실 세금으로 저희가 혈세로 연구를 하고 있는데, 거기에 대한 결과를 내야 되는데요.

사실 이런 눈에 금방 보이지 않는 결과들은 사실은 그런 수주하기가 상당히 어려워요. 그런데 이거를 해야 하는 이유는 저도 사실 세금에 대한 어떤 값어치를 지식으로 계속 드려야 한다는 어떤 사명감이 좀 있습니다. 한국에서 최초 또는 리딩하는, knowledge에 leading opinion을 내고 싶은 욕심이 있었고요.

그래서 이 과제가 사실, 지금 기초연구실이나 이런 것들이 있어서 계속 아주 큰 힘을 받고 있는데 그전에는 사실 기초연구실을 준비하기 위해서 이걸 한 거죠. 이런 결과가 있어야 사실 그런 연구비도 수주할 수 있죠.

그다음에 이거는 개인적인 어떤 그런 의무감과 세상에 내보이고 싶은 그런 것들이 큰 것 같아요. 내가 해야 할, 나밖에 못 할 것 같은, 나도 안 하면 아무도 안 할 것 같은, '나만 할 수 있다.'가 아니라 나 안 하면 아무도 안 할 것 같아서요.

<질문> (온라인 질의 대독) 연합뉴스 기자입니다. 이 연구가 실용성 있는 수상 수색로봇 개발로 이어지려면 전체적으로 크기와 질량을 키우고 제어하기 위한 시스템, 센서 등도 탑재할 방법이 추가돼야 할 것 같은데 실제로 가능할까요?

<답변> (고제성 아주대 교수) 아주 많이 받는 질문입니다. 사실 그 이슈 하나, 하나당 따로 논문이 하나씩, 하나씩 나오는 부분이 있고요. 파워 같은 경우에는 자연을 이용한 파워, solar-cell이라든지 아니면 조류라든지 아니면 어떤 화학적인 에너지, 어떤 조류나 이런 바다에서 나올 수 있는 그런 에너지를 이용해야 할 거고요.

센서나 파워가 해결되면 요즘에는 전자적인 전장부나 이런 것들이 상당히 소형화가 많이 돼 있고 집적화가 많이 돼 있어서 그런 부분들을 많이 걱정 안 하는데 파워나 센서에 대한 embedding 이런 것들은 따로, 따로, 따로 소형화에 대한 연구가 지속적으로 진행이 되고 있고 현재 상당히 진전이 많이 돼 있습니다.

그래서 소형 어떤, 여러분들도 여기 워치, 스마트 워치 같은 경우 보면 다 되잖아요, 많이 되잖아요. 그 정도로 아주 전장부에 대한 그런 기술이 많이 나아져 있고, 기계적인 부분 또한 지금 아주 열심히 따라가고 있어서 이런 소형 로봇이 진짜 이런 자연의 자기 역할을 할 수 있는 날이 그리 멀지는 않았다고 생각을 합니다.

거기에 대한 논문도, 저도 이런 질문을 계속 받다 보니까 거기에 대한 논문도 지속적으로 내고 있어요, 대답을 하려고. 그래서 무선 전력통신, 전력송신 이런 논문도 있고요. 다양한 옵션이 지금 나오고 있습니다.

<질문> (온라인 질의 대독) 질문 주신 연합뉴스 기자님 추가로 질문 주셨는데요. 구동력을 만드는 부채꼴 구조의 크기를 키우면 탄성 모세관 현상을 계속 이용할 수 있는지도 궁금합니다.

<답변> (고제성 아주대 교수) 그것도 정말 좋은 질문이시고요. 제가 작은, 제가 이 발표를 시작할 때 가장 처음 한 이야기가 작은, 작다는 이야기. 이게 아주 스케일이 dependent합니다. 크기에 예민한 현상입니다. 커지면 surface tension이, 여러분들도 목욕탕에서 surface tension 못 느끼잖아요. 커지면 이게 mass, 항력에 비해서 거의 수백 배 작아지는 힘이고요. 이런 mm 스케일에서는 mass, 항력에 비해서 수백 배 커지는 힘입니다. 그래서 이 스케일에 가장 optimize... 가장 적합한 그런 현상입니다.

그게 커지면 다른 옵션이 너무 많아요, 저희가 가진 옵션이. 모터도 너무 좋은 게 많고. 굳이 이걸 사용할 필요가.

<질문> (온라인 질의 대독) 알겠습니다. 활용 분야에 대해서 추가 질문이 하나 왔는데요. MBN 기자님이십니다. 향후 활용 예상 분야 가운데 구체적으로 어떤 분야에 대해서 교수님의 기대가 크신지, 물론 보도자료에 '환경 모니터링, 구조 활동, 생물 모방 로봇 공학' 이렇게 써주셨는데 조금 더 구체적으로 설명해 주셔도 좋고 교수님이 또 기대하는 분야가 있으시면 보충 설명 부탁드리겠습니다.

<답변> (고제성 아주대 교수) 마무리할 때가 된 것 같아요, 그런 질문이 나오는 거 보니까. 이제 응용 분야인데 사실 제가 아까 말씀드렸듯이 이 로봇은 자기 생명을 다했어요. 거대한 지식을 증명하는 데 쓰였고 이걸 만드는 데 사용된 기술은 현재 저는 사실 사람과 가장 가까운 디바이스에 쓰려고 합니다. 웨어러블 디바이스, 웨어러블 갖고 다니고 이렇게 지니고 있으려면 작아야 돼요. 작은데 뭔가 사람한테 정보를 주고 interaction을 할 수 있는 그런 디바이스가 없어요, 많이.

그래서 AI 글라스나 이런 부분에 있어서도 지금 여기에 구동이 필요한 부분이 있어요. 포커스를 바꾼다거나 그런 부분, 그다음에 haptic 디바이스, 가상의 정보... 가상의 느낌 또는 촉각이나 이런 감각을 통한 정보 전달에 웨어러블 디바이스가 많이 사용되고 있어요. 그런데 그게 크기가 커요. 그래서 들고 다닐 수가 없어요.

그런데 그냥 장갑 하나인데, 아주 얇은 장갑 하나인데 사람한테 자극을 주고 정보를 주고 우리와 interaction할 수 있게 정보 전달이 가능한 그런 디바이스들도 앞으로는 저는 많이 나올 것 같거든요. 거기에 대한 대비를 하고 있습니다. 시장이 커질 것 같아요.

<질문> 기회 주셔서 고맙습니다. 형상기억합금 기반이라 하셨잖아요. 그런데 이게 제어가 돼야 될 것 같거든요? 그 제어 부분, 그러니까 앞으로의 계획이나 제어 부분은 어떻게 되는지 설명을 듣고 싶습니다.

<답변> (고제성 아주대 교수) 제어가 필요하려면 센싱이 돼야 되고 여러 가지 실제 피드백을 받을 수 있는 시스템이 완성이 돼야 되잖아요. 사실 제 방향은 그거와 조금 다릅니다. 이 아이가 제어가 필요가 없는 것처럼 자연에는 머리로 생각 안 하고 움직이는 게 너무 많아요, 그게 너무 효율적이고 계산도 필요 없고.

그래서 형상기억합금도 마찬가지예요. 사실 형상기억합금은 제어가 어렵다는 그런 이야기가 있는데 사실은 제어가 할 필요 없는 요소들이 너무 많아요. 형상기억합금이라는 그런 아주 파워풀한 actuator를 못 쓰는 이유가 제어를 하려고 해서 못 쓰는 거 아닌가, 제어를 안 해도 좋은 게 너무 많은데. 그다음에 제어를 안 해야 더 좋은데.

그래서 사실 형상기억합금은 이 세상 그 어떤 actuator보다 파워가 셉니다. 그냥 머리카락 하나가 1kg을 들어 올려요. 그런 actuator가 없어요. 그런데 그게 제어성이 떨어진다고 안 쓸 이유가 없어요. 그다음에 제어성이 그렇게 떨어지지도 않아요. 잘 온도 컨트롤이나 그런 부분들을 하게 되면 제어도 상당히 많이 나아지는 추세에 있고 속도도 빨라지고 있고 그런 상황입니다.

SMA에 대해서 좀 아셔서 물어보신 것 같아요. 그런데 SMA 저도 한 10여 년 이상 이해를 하고 참 친해지기 어려운 재료인데 지금까지 이용하는 이유는 거기에 대한 빠질 수 없는 장점이 있어서, 이런 소형에서는 저는 무조건 아주 효율적인 actuator라고 생각합니다.

<답변> (사회자) 그럼 이상 시간관계상 브리핑을 마치겠습니다. 오늘 브리핑의 보도 시점은 8월 22일 금요일 새벽 3시입니다. 국제 엠바고인 만큼 보도 시점까지 가판과 PDF, 온라인 등에 노출되지 않도록 유의해 주시기 바랍니다. 브리핑에 참석해 주셔서 감사합니다.

<답변> (고제성 아주대 교수) 감사합니다.

<끝>

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