곤충 모방 비행로봇 발명한 박훈철 건국대 교수 이달의 과학기술인상

2021.08.04 12:00
박훈철 건국대 스마트운행체공학과 교수가 이달의 과학기술인으로 선정됐다. 과학기술정보통신부 제공
박훈철 건국대 스마트운행체공학과 교수가 이달의 과학기술인으로 선정됐다. 과학기술정보통신부 제공

풍뎅이를 모방해 장애물과 충돌해도 추락하지 않는 날갯짓 비행로봇을 개발한 박훈철 건국대 스마트운행체공학과 교수가 이달의 과학기술인으로 선정됐다.

 

과학기술정보통신부는 이달의 과학기술인상 8월 수상자로 박 교수를 선정했다고 4일 밝혔다. 이달의 과학기술인상은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매달 선정하고 과기정통부 장관상과 상금 1000만 원을 수여하는 상이다.

 

과기정통부는 “장애물과 충돌해도 추락하지 않는 장수풍뎅이의 날개와 비행 원리를 규명하고 이를 모방한 날갯짓 비행로봇을 개발했다”며 “우주 저밀도대기에서 비행 가능한 미래 항공우주기술의 기반을 마련한 공로를 높이 평가했다”고 선정 이유를 밝혔다.

 

곤충 모방 로봇은 낮은 대기 밀도에서도 비행이 가능해 여러 시도가 이뤄졌다. 하지만 새와 달리 꼬리날개가 없는 곤충의 비행법은 기술적 구현이 어려워 오랜 시간 비행에 성공한 사례가 드물었다. 뒷날개 중간을 접었다 펼치며 비행하는 풍뎅이는 특히 안정적 비행이 가능하다. 하지만 뒷날개가 펼쳐지는 과정이 명확하게 밝혀지지 않았다.

 

박 교수팀은 초고속 카메라로 장수풍뎅이의 뒷날개가 처음 날갯짓으로 만드는 공기력과 관성력으로 완전히 펼쳐지는 것을 밝혔다. 또 비행 중에 장애물 충돌로 뒷날개가 접혀도 중앙부가 충돌 에너지를 흡수하며 짧은 시간 안에 다시 펼쳐지는 것을 확인했다. 이를 통해 안정적인 비행을 이어갈 수 있음도 입증했다.

 

풍뎅이를 모방한 날갯짓 비행로봇 ′KU비틀′의 모습이다. 과학기술정보통신부 제공
풍뎅이를 모방한 날갯짓 비행로봇 'KU비틀'의 모습이다. 과학기술정보통신부 제공

연구팀은 이 원리를 적용해 날개에 충돌 에너지 흡수장치를 붙인 곤충 모방 날갯짓 비행로봇 ‘KU비틀’을 개발했다. 날개가 장애물과 충돌하면 접히면서 충격을 완화하고 다시 펼쳐져 비행하는 방식을 입증했다. 이 연구는 지난해 12월 국제학술지 ‘사이언스’에 발표됐다.

 

박 교수는 2002년 건국대 호숫가를 산책하던 중 무당벌레가 날개를 접었다 펼치며 비행하는 모습을 보고 모방 연구를 떠올렸다고 한다. 박 교수는 “이상하게도 그날따라 눈앞에 느린 화면이 재생되듯 보였다”며 “연구를 처음 시작할 때 은퇴하기 전해 꼬리날개가 없는 곤충모방 비행로봇 제어비행에 성공할 줄 예상하지 못했고 사이언스 논문과 이달의 과학기술인상 수상도 전혀 예측하지 못했다”고 말했다.

 

이어 “이번 연구는 장수풍뎅이 날개의 충돌 에너지 흡수 원리를 규명하고, 이를 독자적 기술로 구현한 데 의의가 있다”며 “이번 성과는 15년 이상 곤충모방 날갯짓 비행로봇 개발을 위해 함께 땀흘린 학생들 덕분이며 연구과정에서 많은 도움을 주신 동료 교수님들과 연구비를 지원해 준 기관들 덕분”이라고 말했다.

 

박 교수는 “올해는 곤충모방 비행로봇 관련 연구과제들이 종료되는 시점이어서 저밀도 대기 비행과 같은 후속 연구를 위해 과제 도출을 준비하고 있다”며 “날치가 물속에서 공중으로 도약하는 특성을 모방하는 연구도 수행 중”이라고 말했다. 이어 “더 많은 시간과 자원이 있다면, 메뚜기, 날치, 가마우지 같이 두 가지 이상 방식으로 기동하는 생물체를 모방하는 이중 모드 로봇을 연구하고 싶다”고 말했다.

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