[설명환의 IT읽기] 바이오미메틱스, 곤충에 반하다

최영무 2016-08-01  
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영화사 '마블' 역사상 가장 작은 히어로가 등장했다.

지난해 개봉한 영화 '앤트맨(Ant Man)'은 개미를 모티브로 한 마블의 히어로 영화다.

앤트(Ant ∙개미)라는 이름에 걸맞게 영화에는 다양한 개미들이 등장한다.

앤트맨을 돕는 조력자로 등장하는 검정 목수 개미(여왕개미) '안토니'는 대사 한 마디 없는 개미임에도 관객들 사이에서 가장 많이 언급된 캐릭터 중 하나다.

(사진설명: 안토니를 타고 비행하는 앤트맨. 출처=월트디즈니컴퍼니코리아)

앤트맨의 신스틸러인 '안토니'의 활약은 '바이오미메틱스'를 바탕에 두고 있다.

바이오미메틱스(생체모방∙Biomimetics)란, 생명(Bios)과 모방, 흉내(Mimesis)의 합성어로, 자연에서 볼 수 있는 디자인적 요소나 생물체의 특성을 연구하고 모방하는 기술이다.

문제를 해결하기 위해 자연의 모형이나 시스템, 구조에서 영감을 얻는 활동은 과학을 발전시켰고 신기술의 진보를 가져왔다.

대자연의 생물들은 수십억 년의 진화가 만들어낸 첨단 기술의 산물이며, 35억 년이라는 긴 진화의 시간을 거쳐 가장 적합한 형태로 지구 상에 존재하고 있다.

> 모든 기술은 자연에 이미 존재한다

신발, 가방 등을 고정하는데 사용하는 일명 '쩍쩍이(Velcro)'는 1948년 스위스의 공학자 메스트랄(George de Mestral 1907-1990)이 옷에 잘 달라붙는 야생식물(도깨비바늘, 도꼬마리 등)의 열매 형태를 모방하여 만든 생체 모방공학(Biomimetic Engineering)의 대표적 산물이다.

기존의 과학적, 공학적 한계를 초월해 동물, 식물, 곤충 등의 생체 구조나 기능을 모방해 공학적으로 활용하는 생체 모방공학은 로봇 분야에서 더욱 연구가 활발하고 응용 범위도 확대되고 있다.

> 자연에서 영감받은 '곤충로봇'

생체 모방공학에서 곤충에 대한 관심은 점점 더 높아지고 있는데, 특히 로봇 개발에 응용이 활발하다.

곤충을 닮은 로봇 개발에 힘쓰는 이유는 무엇일까? 그것은 1mg도 되지 않는 뇌를 가지고 지구 상에서 가장 많은 종을 유지하는 비결에 있다.

(사진설명: 볼록한 반구 모양에 수많은 눈이 붙어 있는 벌의 눈. 출처=gizmodo.com)

곤충은 눈으로 볼 수 있는 각도가 매우 넓다. 곤충이 눈으로 볼 수 있는 각도는 180도 이상으로 천적의 공격을 쉽게 피할 수 있다.

잠자리의 눈은 360도를 볼 수 있다. 2만 8천 개의 낱 눈들이 모자이크 형태로 모여 360도 입체영상을 볼 수 있는데 이를 본떠 둥근 구형 렌즈로 개발한 것이 인공 눈이다.

파리의 눈에는 750개에 달하는 얇은 렌즈가 벌집 모양으로 모여 있다. 이들은 각각 보는 범위가 정해져 있어 사람들이 잡으려고 하면 벌써 날아가 버린다.

파리의 눈은 사람들보다 6배나 빠르게 움직임을 느끼고 알아챌 수 있다. 그렇기 때문에 우리가 잽싸게 잡으려고 해도 파리 눈에는 천천히 움직이는 것으로 보인다.

개똥벌레의 야간 시력에서 영감을 얻은 비디오 영상 기술은 어두운 환경에서의 촬영을 획기적으로 개선했다. 이 기술은 휴대폰에 적용돼 카메라와 비디오 기능을 개선하는데 전환점이 됐다.

> 앤트맨이 현실로, 하버드가 만든 곤충 로봇

갈수록 정교해지는 곤충 로봇, 어디까지 진화했을까?

(사진설명: 하버드대 비스 연구소가 개발한 곤충 로봇 로보비. 출처=하버드대)

2007년 미국 하버드대의 비스 연구소는 세계 최초로 초소형 로봇 벌, 로보비(RoboBee)를 개발했다. 이 벌은 하늘을 날뿐 아니라 물속에서 헤엄도 친다.

80mg의 가벼운 무게와 눈에 잘 띄지 않는 작은 크기의 이 로봇은 비행하거나 헤엄을 칠 경우 동작인식 시스템을 통해 위치를 파악할 수 있으며, 비행 궤도를 지시할 수 있다.

초당 120회 이상 움직이는 날개는 공중에서 마치 꿀벌이 떠있는 듯한 모습을 보여준다. 곤충의 날개와 같은 구조를 가지고 있기 때문에 공기흐름에 크게 영향을 받지 않고 공중제비나 공중 정지 같은 비행 묘기도 선보일 수 있다.

로보비의 날갯짓은 실제 파리와 꿀벌을 바탕으로 알고리즘을 개발해서 드론의 비해 은밀한 정보 수집에 유리하다.

(사진설명: 파리와 꿀벌의 날갯짓을 바탕으로 개발한 로보비의 비행 알고리즘. 출처=하버드대)

로보비가 더 진화한다면, 첩보 영화에서처럼 중요한 회의를 훔쳐보면서 녹화를 하거나 적들의 위치나 중요시설을 파악하는 스파이 로봇으로 활약할 수도 있다.

영화 '앤트맨'의 한 장면이 연상되는 순간이다.

눈에 잘 띄지 않는 작은 존재가 강력한 힘을 발휘할 수 있다는 역설로 상업적 재미를 만들어낸 영화 '앤트맨'처럼 지구 상에 130만 종의 곤충을 이용한 바이오미메틱스가 실생활에서 어떤 패러다임을 만들어갈지 기대된다.

 

* 설명환 칼럼니스트

설명환 칼럼니스트는 반도체, IoT, 플랫폼 등 IT 분야에 대한 폭넓은 지식의 IT(정보기술) 전문가다. 현재 세계 5위권 메모리카드 전문 제조기업의 커뮤니케이션팀장으로 재직하고 있다. 2010년부터 문화체육관광부 KOREPA 전문위원과 서울특별시교육청 운영위원으로 활동하며 청소년 진로교육에 대한 종합적인 조언과 강의를 해오고 있다. 이메일 pr1st@naver.com

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