바이오인

Bio-inspired 기술 : 3D 프린팅 기술과 전자 센서로 식물의 생장 메커니즘을 모방한 로봇

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 24-7

■ 최근 넝쿨 식물의 환경 적응 성장 메커니즘을 모방하여 성장하는 필로봇(Filobot)을 제작한 결과가 발표

○ 넝쿨 식물(climbing plants)은 빛과 중력을 감지하여 생장과 방향을 결정하고 지지대를 탐색하여 휘감으며 성장

- 식물 줄기 정단부(shootapex)에 있는 생장점(분열조직)과 생장 호르몬(auxin)에 의해 활발한 세포 분열과 세포의 길이가 증가

※ 정단부엔 광 수용체와 중력 감지 세포들이 빛과 중력을 감지하여 생장과 방향성을 제어

- 정단부의 길이생장은 생장호르몬이 빛이 없는 곳에만 분포하여 빛에 따른 차등적 생장이 일어나 빛을 향해 휘는 양의 굴광성(phototropism)을 보이고,

- 지지대(support)를 탐색할 땐, 식물잎(leaves)에 의해 형성된 그늘(shade)을 찾아 뻗어 자라는 음의 굴광성(skotropism)을 보임

※ 굴성은 자극에 대해 식물이 일정한 방향으로 굽는 성질로, 빛자극에 의해 굽는 굴광성, 중력(gravity)에 의해 굽는 굴중성 등이 있음

○ 이탈리아의 생체모방 소프트 로보틱스(Bioinspired Soft Robotics) 연구팀은 넝쿨 식물의 생장 메커니즘을 모사한 필로봇(Filobot)을 제작

- 3D 프린팅 기술과 빛과 중력을 센싱하는 전자 센서를 활용하여 환경에 맞춰 성장 방향을 자율적으로 바꾸어 성장

※ 필로봇은 넝쿨 식물처럼 중력의 반대, 빛의 방향으로 지지대를 찾아 휘감으며 성장하도록 설계

■ 필로봇은 환경을 탐색·탐지하여 스스로 성장하기 때문에 환경 친화적이며, 변화가 많고 복잡한 환경·지형에서 활용할 수 있을 것으로 기대

○ 사람의 진입이 어려운 재난 현장이나 복잡한 지형을 탐색할 때 유용할 것으로 전망

- 필로봇은 환경에 맞춰 스스로 이동·성장할 수 있어 복잡하고 변화가 많은 위험 지역의 감시 및 구조 활동에 큰 도움이 될 것

<넝쿨 식물의 생장 메커니즘을 모방한 필로봇(filobot)>

○ 필로봇과 자연 모델은 여러 방면에서 다르나 가장 중요한 차이점은 성장 후의 변형 가능성

- 식물은 시간이 지남에 따라 세포 분열에 의한 부피 생장으로 줄기나 뿌리가 두껍게 발달하여 지지대를 휘감거나 이동할 때 물리적으로 견고해지고 관다발 조직이 증가하여 수송·분배 능력이 증대되나,

- 필로봇은 증착된 잉크가 굳으면 변형되지 않는다는 점이 가장 큰 차이지만, 이러한 성질은 근처의 불안정한 물체나 자연을 훼손하거나 유해하지 않아 장점으로도 작용

...................(계속)

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