버섯도 로봇을 조종할 수 있나요? 곰팡이와 컴퓨터를 결합한 로봇의 출현|기술관찰
2024-09-04
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표지뉴스 최자주 기자
불가사리 모양의 '다섯발 달린 로봇'은 나무 바닥 위를 천천히 움직인다. 신기하게도 이 로봇은 배터리로 구동되거나 전원에 연결되지 않고 버섯이 보내는 신호로 제어된다. 공상과학 영화에서만 나올 것 같은 시나리오가 가능해지고 있다.
앞서 사이언스 앤 테크놀로지 데일리(science and technology daily)에 따르면 미국 코넬대 연구진이 곰팡이와 컴퓨터로 구성된 '바이오하이브리드 로봇' 개발에 성공했다. 이런 종류의 로봇은 곰팡이의 전기 신호를 디지털 명령으로 변환할 수 있다. 관련 논문은 사이언스 로보틱스(science robotics) 최신호에 게재됐다.
곰팡이 '바이오하이브리드 로봇' 출처: 미국 코넬대학교
버섯은 로봇을 어떻게 제어합니까?
로봇은 빛에 노출되면 움직이며 전기 펄스를 생성합니다.
pleurotus eryngii는 재배 및 유지가 쉽고 로봇에 사용하기에 더 적합합니다. 전극으로 채워진 3d 프린팅된 비계 위에서 균사가 자라도록 안내합니다. 서로 연결된 균사는 환경 변화에 반응하여 전기 자극을 보냅니다. 이는 뇌의 뉴런이 서로 통신하기 위해 보내는 자극과 유사합니다.
균사체 네트워크는 전기 자극이 컴퓨터 인터페이스와 통신할 수 있는 전극에 연결됩니다. 그런 다음 컴퓨터는 이러한 전기 펄스를 디지털 명령으로 변환하여 로봇의 밸브와 모터로 전송되어 앞으로 이동, 뒤로 이동 등 수행할 작업을 알려줍니다.
컴퓨터가 전기 자극을 명령으로 변환하는 방식은 동물의 뉴런이 작동하는 방식, 즉 뇌의 전기 자극을 팔다리 움직이는 것과 같은 운동 기능으로 변환하는 방식에서 영감을 받았습니다. 이 접근 방식을 곰팡이-컴퓨터 인터페이스에 사용하면 균사체와 로봇 간의 통신이 가능해집니다. 연구자들이 균사체에 외부 빛을 비추면 균사체는 전기 펄스를 방출하고 반응하여 로봇을 움직이게 합니다.
코넬 대학의 엔지니어이자 연구 저자 중 한 명인 robert shepherd는 "버섯은 빛을 좋아하지 않으며 어두운 곳에서 자랍니다. 버섯은 실제로 빛을 좋아하지 않기 때문에 더 많은 빛을 발산함으로써 강한 신호를 제공합니다."라고 말했습니다. 곰팡이-컴퓨터 인터페이스의 uv 광선에 따라 곰팡이가 반응하는 전기 신호가 더 강해져서 로봇이 더 빠르게 움직입니다.
현미경 아래의 균사체 출처: 인터넷 스크린샷
바이오하이브리드 로봇
새롭게 떠오르는 연구 분야
'바이오하이브리드 로봇'은 식물, 동물, 곰팡이 세포를 합성물질과 결합해 로봇을 만드는 신흥 연구 분야인 것으로 알려졌다. 그러나 동물 세포 사용과 관련된 높은 비용과 윤리적 문제, 외부 자극에 대한 식물 세포의 느린 반응은 현장에서 직면한 과제였으며 곰팡이는 이러한 문제를 해결하는 열쇠가 될 수 있습니다.
곰팡이는 극한 상황에 대처할 수 있다고 이번 연구의 또 다른 저자이자 코넬 대학의 엔지니어인 anand mishra는 말했습니다. 곰팡이 세포는 매우 염도가 높은 물이나 극한의 추위에서도 생존할 수 있으므로 곰팡이 바이오하이브리드 로봇이 극한 환경에서 동물 또는 식물 바이오하이브리드 로봇보다 더 나은 성능을 발휘할 수 있습니다.
환경 모니터링 분야에서 이 곰팡이 "바이오하이브리드 로봇"은 놀라운 잠재력을 보여주었습니다. 매우 높은 환경 민감도는 농경지에서 화학 오염물질, 독극물 또는 병원균을 탐지할 때 기존 합성 로봇에 비해 비교할 수 없는 이점을 제공합니다. 또한 극도로 염도가 높은 물이나 추운 환경에서도 생존할 수 있는 능력 등 곰팡이의 끈질긴 생명력 덕분에 이 로봇은 방사선을 감지하거나 위험한 지역에 침투하는 등 극한 환경에서도 작동할 수 있는 고유한 능력을 제공합니다.
곰팡이와 컴퓨터를 결합한 로봇의 출현은 더욱 지속 가능한 로봇을 구축할 수 있는 새로운 방법을 열어줍니다.
