바퀴벌레 몸에 다리를 통제할 수 있는 원격 조종 장치와 배터리를 재충전할 수 있는 태양전지 등을 달아 ‘사이보그 바퀴벌레’로 만드는 실험이 성공했다. 위험 지역 탐색 등 재난 구조나 환경 데이터 수집 등에 활용할 길이 열릴 것으로 기대된다.
6일 일본 이화학연구소(RIKEN)에 따르면 개척연구본부(CPR) 선임연구원 후쿠다 겐지로 박사가 이끄는 국제연구팀은 마다가스카르 바퀴벌레 몸에 태양전지 필름과 무선 조정장치를 달아 원격 통제하는 시스템을 개발한 결과를 과학 저널 ‘npj 플렉시블 일렉트로닉스’(npj Flexible Electronics)에 발표했다.
연구팀은 길이가 약 6㎝인 바퀴벌레 몸에 다리를 통제할 수 있는 원격 조종 장치와 배터리를 재충전할 수 있는 태양전지를 달아 사이보그 바퀴벌레로 만드는 실험에 성공했다. 이는 기계와 곤충이 결합해 위험 지역을 탐색하고 재난 현장에서 생존자를 찾아내는 등 사이보그 곤충 실용화의 길을 열어줄 것으로 보인다.
과학자들은 곤충의 몸에 기계장치를 부착한 로봇 곤충을 만들어 위험 지역을 점검하거나 환경을 감시하는 역할을 맡기는 방안을 연구해왔으나 뚜렷한 성과를 내지 못해왔다. 장시간에 걸쳐 곤충의 다리를 원격 조종할 수 있어야 하는데 동력을 얻을 방안이 현실적으로 마땅치 않았던 탓이다.
해당 연구팀은 배터리를 지속해서 충전할 수 있는 태양전지를 정교하게 만들어 몸에 부착하는 방법을 고안해 장시간에 걸쳐 원격 조종할 수 있도록 했다.
이들은 실험 성공에 앞서 바퀴벌레의 자연스러운 움직임을 보장하는 동시에 장시간에 걸쳐 몸에 부착할 수 있는 장치를 만드는 데 시행착오를 겪었다고 전했다.
연구팀은 3D 프린터를 이용해 마다가스카르 바퀴벌레의 체형에 맞게 설계된 고무 중합체 배낭을 만들어 무선 다리통제 모듈과 리튬 폴리머 전지를 흉곽의 등 부위에 부착했다. 이 배낭은 한 달 이상 전자장치를 안정적으로 메고 다닐 수 있다고 한다.
태양전지 모듈은 0.004㎜ 두께의 초박막 필름으로 제작돼 바퀴벌레 배의 등 부위에 장착됐다. 이 전지는 17.2 mW(밀리와트)의 동력을 생산할 수 있어 살아있는 곤충에 장착된 첨단 에너지 생산 장비의 50배 이상에 달하는 성능을 가진 것으로 발표됐다.
연구팀은 바퀴벌레 움직임을 반영해 몸체에 부착되는 부분과 그렇지 않은 부분을 적절히 섞어 태양전지 필름을 만들어 모듈이 구부러져도 부착성을 유지할 수 있게 했다.
후쿠다 박사는 “바퀴벌레가 움직일 때 흉곽과 복부가 변형되는 것을 고려하면 흉곽은 견고하고 유연한 요소가 혼합된 전자시스템, 복부는 초유연 장치로 만드는 것이 사이보그 바퀴벌레에 맞는 효율적인 디자인인 것으로 보인다”며 “복부 변형은 바퀴벌레뿐 아니라 딱정벌레와 같은 다른 곤충에도 적용될 수 있고 미래에는 매미와 같은 날아다니는 곤충에도 확대될 수도 있을 것”이라고 밝혔다.