소프트 로봇의 매력은 유연성과 다재다능함에 있다.

NASA 과학자들은 언젠가 소프트 로봇들이 화성 표면을 달리는 모습을 상상한다. 다른 사람들은 그 로봇들이 인간 몸의 가장 깊은 곳까지 기어 들어가는 장면을 그려본다.

그러나 조지아 공대 조교수 엘런 마줌다르 Ellen Mazumdar에 따르면, 또 다른 가능성은 소프트 로봇이 지진이나 화재 이후 건물의 잔해 사이를 면밀히 조사하는데 사용될 수 있다는 것이다.

의족으로 사용할 수 있을까? 물론이다. 부상이나 뇌졸중으로부터 회복을 더욱 쉽게 만드는 특수의료복은 어떨까? 당연히 가능하다!

구부려서 모양을 만드는 등 원하는 대로 해봐라. 소프트 로봇은 나노 소재를 포함한 가장 부드러운 물질로 만들었다. 그래서 인간의 근육처럼 생물학적 기능을 유사하게 따라할 수 있다. 사실, 이 로봇들은 나노 물질 덕분에 생명체에 가깝다고 말할 수 있다.

그리고 중요한 사실이 한 가지 있다. 연구원들이 단지 소프트 로봇의 피부를 개발하는 초기단계에 머물러 있기 때문에, 향후 개발 여지가 무궁무진하다는 점이다. 소프트 로봇 시장은 2024년까지 21억 6,000만 달러 규모로 성장할 것으로 예상된다.

한편 금속 로봇은 훨씬 더 제한적으로 사용된다. 그들은 속도와 정밀성을 염두에 두고 만들어졌다. 따라서 조립 라인 작업에 더 적합하다. 하지만 그들은 그렇게 다재다능하지는 않다.

소프트 로봇은 산업 환경(특히 인간과 함께 일하는 ‘협동 로봇(cobot)’이라고도 한다)에서도 사용할 수 있다. 또한 사용 범위가 그것에만 한정된 것은 아니다.

지금은 고인이 된 듀크 대학의 생물역학 연구원 스티븐 보겔 Steven Vogel이 쓴 것처럼, 소프트 로봇들은 단단한 물질이 많지 않은 자연 세계와 더 잘 어울린다. 뼈와 치아는 (단단한 물질이 많지 않은 자연 세계에서) 예외적으로 단단한 물질이다. 인간은 금속이나 나무 같은 단단한 물질을 자주 사용해왔다. 하지만 자연은 근육이나 연골처럼 단단하면서도 유연한 물질을 사용하는 경향이 있다. 그는 “인간이 (반으로 구부러지는 단단한 물질의) 문 경첩을 사용한 반면, 애완 동물은 (반으로 구부러지는 유연하지만 단단한 물질의) 귀를 갖고 있다”고 비교했다.

그러나 인간은 자연을 따라잡기 시작했다. 예를 들어, 3D 프린터로 만든 액체 금속의 사용이 증가하는 사실에 주목해보자. 공상과학 영화에서나 나올 법한 이 금속은 신축성 있는 전자 장치와 웨어러블 도구를 만드는 데 사용할 수 있다. 그리고 인체를 포함, 불규칙한 기하학적 모양을 맞출 수 있다. 이것은 시사하는 바가 매우 크다. 액체 금속은 전극, 상호 연결 및 안테나와 함께 사용할 수 있기 때문이다.

또 다른 대표적인 사례는 액체 실리콘 고무다. 이는 오랫동안 소프트 로봇 커뮤니티를 열광시키고 있다. 왔다. 2016년 하버드 과학자들은 소프트 로봇을 이용한, 최초의 자율 소프트 로봇 옥토봇 Octobot을 개발했다. 문어에서 영감을 받아 제작된 이 부드러운 로봇은 장애물들을 ‘구렁이 담 넘어가듯’ 부드럽게 넘어갈 수 있다. 터미네이터나 스타워즈에 나오는 덜컹거리고, 단단한 금속 로봇들에게는 불가능한 일이다.

이 프로젝트를 담당하는 하버드 연구원 마이클 웨너 Michael Wehner는 라이브 사이언스와의 인터뷰에서 "이런 종류의 로봇을 앞으로 응용할 수 있는 매우 흥미로운 분야는 리스크가 큰 ‘수색 및 구조’이다"라고 말했다.

놀랍게도, 옥토봇은 라테 커피보다 만드는 비용이 더 싸고, 연료를 채우는 데 5센트밖에 들지 않는다. 수백 대의 저렴한 소프트 로봇들이 조사를 위해 현장에 투입되고, 장애물을 파헤치고, 구조 임무를 돕기 위해 비좁은 공간들을 요리조리 다니는 모습을 상상할 수 있다.

생물의학 엔지니어 기아다 게르보니 Giada Gerboni는 2018년 TED 강연에서 "[소프트 로보틱스]의 주요 목적은 초정밀 기계를 만드는 것이 아니다. 이미 그런 로봇들은 존재한다. 오히려 로봇이 현실에서 예상치 못한 상황에 직면할 수 있도록 만드는 것"이라고 설명했다.

예를 들어, NASA 과학자들은 소프트 로봇이 화성처럼 먼 세계를 돌아다닐 수 있을 뿐만 아니라, 임시 대피소를 만들고 다양한 작업을 수행할 수 있기를 기대한다.

또한 게르보니는 소프트 로보틱스를 사용하는 수술 기구(특히 내시경)의 개발에 대해 논의했다. 취지는 기존 기구보다 신체 구조를 더 쉽게 탐색할 수 있도록 만드는 것이었다. 이를 통해, 의사들은 검사하고자 하는 환자의 신체 장기 내부를 훨씬 더 명확하게 볼 수 있을 것이다.

마찬가지로 탄소 기반 티타늄 폴리머는 합성 폴리머와 결합, 초박형 인공 근육을 만들 수 있다. 이 기술은 한국과학기술원(KAIST)에서 춤추는 나비, 펄럭이는 나뭇잎, 만발한 꽃의 예술적 복제품을 통해 증명됐다.

소프트 로봇이 결함이 없는 것은 아니다. 특히 과학자들은 액체 구동장치—로봇을 실제 움직이게 만드는 기기—가 느리게 작동하는 점을 발견했다. 이는 로봇이 움직이는데 필요한 액체의 양이 부족하거나, 기기 내의 다양한 구조(튜브와 밸브 등)로 인해 액체 유속이 느려지기 때문이다.

그러나 하버드 대학 연구원들은 아이들이 갖고 노는 팝업 장난감의 물리적 원리를 바탕으로, 해결책을 개발하고 있다. 이들은 팝업 장난감에 적용하는 잠금 장치가 막대한 에너지를 방출한다는 점에 주목했다. 그리고 두 개의 팝업 마개—하나의 마개가 다른 하나의 안에 들어있는 구조—를 특징으로 하는 구동장치를 설계 중이다. 외부 마개가 팽창하면 내부 마개에 압력이 가해진다. 그리고 내부 마개의 잠금 장치가 작동되면, 에너지가 방출되며 구동장치에 추진력을 주게 된다.

소프트 로봇은 화성까지 왕복할 수 있는 잠재력을 갖고 있다. 향후 그들은 의심할 여지 없이 사회의 여러 분야에서 쓰일 것이다. 그들의 잠재력을 제한하는 것은 오직 인간의 상상력이다. -DON BASILE

※이 글의 필자 돈 바실레는 몬순 블록체인의 공동창업자 겸 CEO다.