조류로 움직이는 소프트 로봇 팔, 빛 받으면 휘어 물체 잡는다

빛과 pH로 휘어지는 원리

빛이 닿으면 조류는 광합성으로 이산화탄소를 흡수하고 질소를 고정한다. 이 과정에서 주변 pH가 염기성으로 바뀌어 반응성 하이드로젤이 부풀어 오른다. 어두워지면 조류가 호흡으로 이산화탄소를 내놓아 pH가 다시 산성이 되고 젤은 수축한다. 두 층의 부피 차이가 굽힘을 만든다. pH 3~7에서는 이 층이 원래 무게의 약 37%로 줄었고, pH 11에서는 4배가 됐다.

기존 pH 반응형 소프트 로봇은 주변 액체 전체의 화학 조건을 바꿔야 했다. 조류 로봇은 광합성 효과가 국소적이어서 환경 영향을 최소화해야 하는 용도에 적합하다는 설명이다.

느린 속도, 넓은 활용 가능성

속도는 빠르지 않다. 화학적 변화는 빛을 비추고 약 20초, 어두워지고 약 10초 뒤 시작되지만, 하이드로젤이 크게 휘려면 수 시간이 걸린다.

연구진은 이후 빛을 받으면 닫히는 네 손가락 그리퍼도 제작했다. 이 그리퍼는 속이 빈 금속 구를 들어 올렸다가 빛을 끄면 놓았다. 갈고리형 그리퍼는 고무 링을 집어 내려놓았다. 물체는 모두 작은 클립보다 훨씬 가벼웠다.

연구진은 농업 자동화 장비, 랩온어칩의 유체 제어, 수중 로봇 등에 쓸 수 있는 자율적이고 환경에 반응하는 소프트 로봇 개발에 기여하길 기대한다. 조류는 유전자 변형이 필요 없어 미생물 기반 기술에 흔한 생물 안전성 우려도 없다고 연구진은 설명했다.