초소형 ‘가오리 로봇’, 웨이브 타며 물속 유유히

  • 동아일보
  • 입력 2016년 7월 8일 03시 00분


在美 한국인 과학자, ‘사이언스’에 공개… 금으로 만든 뼈에 고무 피부 씌워
쥐의 심장근육세포 20만 개 이식… 빛 파장 조절해 로봇 움직임 조정

박성진 미국 하버드대 위스생물공학연구소 전임연구원 팀이 가오리를 모방해 만든 ‘가오리 로봇’(오른쪽). 몸통 너비가 16mm로 1센트짜리 동전(왼쪽 위)보다 작다. 하버드대 위스생물공학연구소 제공
박성진 미국 하버드대 위스생물공학연구소 전임연구원 팀이 가오리를 모방해 만든 ‘가오리 로봇’(오른쪽). 몸통 너비가 16mm로 1센트짜리 동전(왼쪽 위)보다 작다. 하버드대 위스생물공학연구소 제공
작은 가오리 한 마리가 푸른빛을 따라 웨이브를 그리며 유유히 물속을 누빈다. 금으로 만든 단단한 뼈, 쥐의 심장근육세포로 이뤄진 탄탄한 근육, 고무로 만든 부드러운 피부까지. 흡사 진짜 가오리처럼 헤엄치는 이 녀석은 ‘가오리 로봇’이다. 살아있는 동물세포를 금속, 고무 등에 결합시켰다는 점에서 ‘바이오하이브리드 로봇’으로 볼 수 있다.

가오리 로봇을 만든 주인공은 재미 한국인 과학자인 박성진 미국 하버드대 위스생물공학연구소 전임연구원이다. 박 연구원은 최정우 서강대 교수팀, 미국 스탠퍼드대와 공동으로 가오리를 모방한 가오리 로봇을 개발해 과학학술지 ‘사이언스’ 8일자에 처음 공개했다.

가오리는 납작한 몸통에 긴 꼬리가 달린 구조로 머리에서 꼬리까지 몸 전체를 파도 모양으로 움직이며 헤엄친다. 이동 속도가 매우 빠르고 에너지 효율도 높다. 가오리 로봇의 크기는 실제 가오리의 10분의 1 정도로 무게는 10g, 몸통 너비는 약 16mm다. 10원짜리 동전(18mm)보다 작다. 뼈대는 실제 가오리와 동일하다. 가오리 로봇의 핵심은 근육을 이루는 쥐의 심장근육세포다. 가오리 로봇 한 마리에 심장근육세포 20만 개가 들어갔다. 연구진은 머리 부분에 위치한 심장근육세포의 유전자를 조작해 광(光) 활성을 띠도록 만들었다. 청색광을 쪼이면 전기신호가 생기면서 근육이 수축한다. 별도의 동력원 없이 근육만 이용해 움직이는 원리다.

박 연구원은 7일 동아일보와의 전화 인터뷰에서 “머리에서 시작된 전기신호가 심장근육세포를 따라 몸 전체로 전파된다”며 “근육이 순차적으로 수축과 이완을 거듭하고 가오리 로봇은 웨이브를 그리며 헤엄친다”고 설명했다.

현재 가오리 로봇은 장애물을 피해 이동할 수 있는 수준이다. 평균 초속 1.5mm, 최대 초속 3.2mm로 몸통의 15배가 넘는 250mm 이동 기록을 갖고 있다. 이는 실제 가오리의 수영 실력의 63% 수준이다. 지금까지 개발된 바이오하이브리드 로봇 중에서는 성능이 가장 뛰어나다.

가오리 로봇은 인공심장을 만들기 위해 개발됐다. 박 연구원은 “스스로 뛰는 인공심장을 만들기 위해서는 심장근육세포뿐만 아니라 신경세포까지 함께 구현할 수 있어야 한다”며 “궁극적으로는 다양한 감각정보를 스스로 처리하고 자율적으로 움직이는 인공 생명체를 만들어 수중 탐사 등 다양한 분야에 활용되도록 하고 싶다”고 말했다.
 
송경은 동아사이언스 기자 kyungeun@donga.com
#박성진 미국 하버드대 위스생물공학연구소 전임연구원 팀#가오리 로봇
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