사족보행 로봇이 벽타고 천장을 걷는다

[파이낸셜뉴스] 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 박해원 교수팀이 자석이 달라붙을 수 있는 곳이면 어디든 기어 올라가는 사족보행 로봇 '마블(MARVEL)'을 개발했다. 마블은 8㎏에 불과하지만 총 중량 37㎏ 이상의 물건이나 장비를 싣고 1분에 최대 42m를 오른다.

이 사족보행 로봇은 커다란 선박이나 교량, 송전탑, 대형 저장고, 건설현장 등 철로 이뤄진 대형 구조물의 점검이나 수리, 보수를 사람 대신 투입시킬 수 있다.

박해원 교수는 26일 "최근 중대재해처벌법으로 인해 재난 사고에 대한 제재와 처벌이 강화되고 있어 위험한 작업현장에 로봇을 투입해 안전사고를 예방할 수 있을 뿐만아니라 생산성과 효율성을 높일 수 있을 것"이라고 전망했다.

이 로봇은 철로 된 벽면을 1분에 42m의 속도로 올라갔다. 또한 천장에 거꾸로 매달려 1분에 30m의 속도로 이동했다. 연구진은 "보행형 등반 로봇으로는 세계 최고의 속도"라고 설명했다.

또 연구진은 페인트가 칠해지고, 먼지나 녹으로 더러워진 물탱크를 오르는 실험을 진행했다.

그결과, 마블은 1분에 21m 속도로 올라갔으며, 벽에 돌출된 5㎝ 높이의 장애물도 쉽게 넘어가는 등 실제 현장 적용이 가능하다는 것을 보여줬다.

사족보행 로봇 '마블'은 전자기력으로 작동하는 영구전기자석(Electropermanent Magnet)과 고무 재질의 합성수지에 철가루 같은 자기응답인자를 섞은 자기유변탄성체(Magneto-Rheological Elastomer)로 발바닥을 만든 것이 특징이다. 자석의 접착력을 빠르게 끄거나 켤 수 있으면서도 평탄하지 않은 표면에서도 높은 접착력을 지니게 만든 것이다.

영구전기자석은 짧은 시간의 전류 펄스로 전자기력을 켜고 끌 수 있는 자석으로 일반적인 전자석과 달리 자기력의 유지를 위해 에너지가 들지 않는다. 또한, 로봇의 발바닥에 자기유변탄성체를 사용해 벽면이 매끄럽지 않아도 자기력을 유지하면서 마찰력을 높일 수 있다.

로봇 발바닥의 무게는 169g에 불과하지만 영구전기자석과 자기유변탄성체를 이용해 수직 흡착력과 마찰력이 뛰어났다. 즉, 이 로봇 발바닥은 수직 방향으로 최대 54.5㎏, 수평 방향으로는 최대 45.4㎏ 정도의 무게에도 철판에서 떨어지지 않는다.

한편, 이 로봇을 만든 성과는 KAIST 기계공학과 홍승우·엄용 연구원이 공동 제1 저자로 참여했으며, 국제 학술지 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 발표, 12월호 표지를 장식했다.

[e-mail] 김만기 기자