자동차 공장이나 기계설비 공장이라고 하면 거대한 로봇팔들이 사람 없이 용접을 하거나 도장을 하는 모습이 떠오른다.한국과 미국 공동연구팀이 로봇팔과 똑같은 형태와 기능을 갖춰 정밀 수술에 활용할 수 있는 20㎜ 크기의 초소형 로봇팔을 만드는 데 성공했다.

미국 하버드대 공학·응용과학부, 생체모방공학연구소, 한국 아주대 기계공학과 공동연구팀이 처음으로 밀리미터(㎜)급 델타로봇을 만들어 로봇공학 분야 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 17일자(현지시간)에 발표했다.

흔히 ‘로봇팔’로 알려져 있는 델타로봇은 단순히 1개의 팔로 이뤄진 직렬 형태가 아니라 여러 개의 관절이 병렬 형태로 구성돼 수직, 평행, 회전 등의 운동을 반복적으로 빠르게 수행할 수 있다.

때문에 물건을 집어 스케치를 하거나 회로기판을 조립하는 등 다양한 분야에 맞춤 설계가 가능하다는 장점이 있다. 반면 작동원리가 복잡하고 필요한 부품이 많아 1m 이하의 크기로 줄이기는 매우 어렵다는 단점이 있었다.

연구팀은 ‘종이접기’ 원리를 이용해 2차원 평면의 탄소섬유 복합재료에 전기를 가하면 접히거나 펴지는 압전소자를 붙여 구동장치를 만들었다. 이렇게 만들어진 밀리 델타로봇은 가로, 세로 크기가 각각 15㎜, 높이 20㎜, 무게는 0.43g에 불과했다.

크기가 작기 때문에 물체를 5㎛(100만분의1m) 정도의 거리도 이동시킬 수 있다. 여기에 기존 델타로봇 운동속도보다 15~25배 빠른 초당 75회의 수직 및 회전운동도 할 수 있다.

고제성 아주대 교수는 “최소 움직임에 빠른 동작을 할 수 있는 데다가 초소형화까지 한 델타로봇은 정교한 수술에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr