매사추세츠공과대학(MIT) 컴퓨터과학 인공지능연구소(CSAIL) 연구팀은 사람이나 들어가기 어려운 깊은 바닷속을 탐험할 수 있는 로봇 물고기 소피(SoFi)를 개발했다. 소피는 ‘부드러운 로봇 물고기(Soft Robotic Fish)’의 줄임말이며 수심 15.2m 이상 바닷속에서 40분동안 헤엄칠 수 있다.
해양환경이 갈수록 악화되고 있다. 수백만톤의 플라스틱 쓰레기가 해양에 떠다니고 지구온난화로 해양생태계는 변하고 있다. 대표적으로 ‘산호초 표백 현상’이 있다.
산호초 표백 현상은 이상기후로 수온이 상승하며 산호들은 적대적인 환경에 노출돼 기존의 산호색을 잃고 하얗게 변하며 죽는 현상이다. 문제는 이런 현상이 주변 생태계까지 파급 효과를 미친다는 것이다.
인간은 이런 변화와 문제를 확인하고 해결책과 개선방안을 찾기 위해 노력해왔다. MIT 연구팀이 소피를 개발한 것도 이런 노력의 일환이다. 실제 물고기처럼 자연스럽게 움직이며 주변 풍경을 촬영하는 소피는 무인 해양탐사 기술개발에 도움이 될 것으로 기대된다.
소피는 내부 설계를 단순화해 크기와 무게를 줄였다. 고화질 카메라 렌즈를 장착해 주변을 근접 사진촬영과 동영상 촬영을 가능케 했고 스마트폰에 쓰이는 리튬폴리머(Li-Polymer) 배터리를 사용했다. 엔진에는 피스톤을 장착해 무게를 가볍게 만들었다. 등 부분의 절반은 실리콘 고무와 유연한 플라스틱으로 만들었고 로봇 몸체로 물이 들어오는 것을 막기 위해 머리 부분은 베이비오일로 가득 채웠다. 대부분의 부품은 3D프린터로 제작했다.
소피의 로봇물고기의 상승과 하강은 연구팀의 큰 도전과제였다. 연구팀은 공기를 압축 및 이완하는 방식으로 로봇의 상승, 하강을 제어할 수 있도록 하는 ‘부력 제어장치’(Buoyancy control unit)를 이용해 균형감있는 수직자세 유지를 유지하고 공기밀도를 변화시켰다. 이에 소피는 직진하거나 회전, 위아래를 움직이며 헤엄칠 수 있으며 속도를 조절할 수 있게 됐다.
연구팀은 앞으로 소피가 실제로 물고기를 자동으로 쫓아갈 수 있도록 지원하는 온 보드 카메라를 장착한 개선된 버전의 소피를 내놓을 계획이다.
소피를 개발한 MIT CSAIL의 로버트 카츠슈만(Robert Katzschmann)은 “소피는 오랫동안 3차원으로 헤엄칠 수 있는 최초의 로봇물고기이며 우리의 목표는 생물학자들을 위한 로봇을 만드는 것”이라고 밝혔다. 또 “소피는 수중 환경오염을 감시하는 용도로도 사용할 수 있다”고 설명했다.
개발팀은 소피 같은 로봇물고기가 산호초에 더 안전하게 접근할 수 있고 실제 해양 생물들과도 자연스럽게 어울릴 수 있다고 보고 있다. 실제로 소피는 기존 수중 로봇과 달리 시끄러운 프로펠러가 없어 주위 물고기들을 놀라게 만들지도 않는다. 소피와 같은 물고기는 멸종 위기에 처한 해양 생물을 이해하고 보호하는 데 요긴하게 쓰일 것으로 보인다.
MIT CSAIL의 다니엘라 루스(Daniela Rus)는 “소피는 수중 관측소 개발의 첫걸음이며 해양 탐험을 위한 새로운 유형의 도구가 될 수 있다”고 덧붙였다.
이 프로젝트는 미 연방정부 진흥기구인 국립과학재단(NSF)으로부터 지원받아 수행되었으며 소피와 관련한 MIT CSAIL의 논문은 지난 21일 로봇 전문 국제학술지 사이언스 로보틱스에 게재됐다.
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