펜실베이니아 주립대 연구원들이 주도한 새로운 연구는 음파가 초소형 로봇을 제어하는 수단으로 어떻게 기능할 수 있는지 처음으로 보여준다. 크레딧: Igor Aronson / Penn State

[뉴스에프엔 김맹근 기자] 펜실베이니아 주립대학교 연구진이 음파를 활용해 초소형 로봇이 스스로 조직화되는 현상을 처음으로 입증했다. 박쥐와 고래, 곤충 등이 음향 신호를 활용해 의사소통과 항해를 수행하듯, 이번 연구에서는 마이크로로봇이 소리를 매개로 집단적 행동을 조정하는 시뮬레이션 모델을 개발했다.

연구팀을 이끈 Igor Aronson Huck 석좌교수는 “꿀벌 떼처럼 로봇이 움직이면서 소리를 만들고, 소리를 통해 응집력을 유지하며 하나의 집단처럼 행동한다”고 설명했다. 연구는 Physical Review X 저널에 게재됐다.

이번 연구에서는 소형 로봇 떼가 좁은 공간을 탐색하고 변형될 경우 스스로 재형성되는 과정을 확인했다. 로봇 집단의 창발적 지능은 오염 환경 정화, 재난 지역 탐색, 또는 인체 내부 약물 전달 등 다양한 응용 가능성을 지닌다. Aronson 교수는 “로봇 떼는 주변 환경 변화를 감지하며, 개별 로봇이 분리된 후에도 집단 단위로 계속 기능할 수 있어 위협 탐지 및 센서 응용에 특히 유용하다”고 말했다.

연구진은 음향 방출기와 감지기를 장착한 소형 로봇의 움직임을 컴퓨터 모델로 추적했다. 개별 로봇은 음향 신호를 통해 다른 로봇과 상호작용하며, 물고기 떼나 새 떼처럼 환경에 맞춰 형태와 행동을 조정했다. 각 로봇은 단순한 전자 회로, 모터, 마이크, 스피커, 발진기로 구성되지만, 집단적으로 높은 수준의 응집력과 지능을 발휘했다.

Aronson 교수는 “음파는 화학적 신호보다 더 빠르고 효율적으로 전파되며, 로봇 간 통신과 자기 조직화에 최적”이라며 “최소한의 재료와 간단한 음향 통신만으로도 집단 지성과 기능성이 나타난다”고 강조했다.

이번 연구는 박테리아 떼나 활성 물질 기반 합성 물질의 집단적 행동 연구에서 중요한 이정표가 되었으며, 음파가 마이크로로봇 제어 수단으로 가능함을 처음으로 입증했다. 연구진에는 뮌헨 루트비히 막시밀리안 대학의 Alexander Zipke, Ivan Marishev, Erwin Frey도 참여했다.

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