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펜실베이니아 대학과 미시간 대학 연구진은 크기가 약 200x300x50 마이크로미터에 불과한 세계 최소형 프로그래밍 가능 자율 로봇을 제작했다. 이 로봇은 소금 알갱이보다 작아 육안으로는 거의 보이지 않으며, 개당 제작 비용이 약 1센트 수준으로 매우 저렴하여 대량 생산에 적합하다. 기존의 마이크로 머신들과 달리 전선이나 외부 자기장 없이도 독립적으로 작동하는 최초의 사례다.
마이크로 세계의 물리 법칙에 적응하기 위해 기계적 팔다리 대신 전기장을 이용한 추진 방식을 채택했다. 로봇 표면의 전극이 주변 액체의 이온을 밀어내고, 이 이온들이 물 분자를 끌고 가면서 로봇을 이동시키는 원리다. 이 방식은 가동 부품이 없어 내구성이 뛰어나며 초당 몸길이 한 배의 속도로 이동할 수 있다. 물의 점성이 타르처럼 느껴지는 미세 스케일의 저항 문제를 혁신적으로 해결했다.
에너지 효율 극대화를 위해 75나노와트의 전력으로 작동하는 초저전력 회로를 설계했다. 로봇 표면 대부분을 차지하는 태양광 패널에서 얻은 미세한 전력을 활용하며, 메모리 제약을 극복하기 위해 컴퓨터 명령어를 단일 특수 명령어로 압축하는 소프트웨어 재설계 과정을 거쳤다. 이를 통해 스마트워치보다 10만 배 적은 전력으로도 복잡한 자율 연산을 수행한다.
로봇은 0.33도 단위의 온도 변화를 감지할 수 있는 센서를 탑재하고 있으며, 측정된 데이터를 '춤'이라 불리는 미세한 흔들림을 통해 외부로 전달한다. 연구진은 현미경 카메라로 이 움직임을 포착해 데이터를 해독하며, 이는 꿀벌의 의사소통 방식과 유사한 원리로 작동한다. 각 로봇은 고유 주소를 가지고 있어 개별적으로 다른 임무를 부여받거나 군집으로 협동 작업을 수행할 수 있다.
용어 해설
- 나노와트(Nanowatt)
- — 10억 분의 1 와트를 나타내는 전력 단위다. 이 로봇은 스마트워치보다 10만 배 적은 75나노와트의 극미량 전력으로 작동하며, 이는 태양광 패널만으로 자율 연산을 수행하기 위한 핵심적인 기술적 성과다.
- 점성(Viscosity)
- — 유체의 흐름에 대한 저항력을 의미하는 점성이다. 마이크로 스케일에서는 물의 점성이 상대적으로 매우 커져 마치 타르 속을 걷는 것과 같은 저항을 발생시키므로, 기존의 기계적 추진 방식 대신 새로운 물리적 접근이 필요하다.
- 이온 드래깅(Ion Dragging)
- — 전기장을 이용해 주변 액체의 이온을 밀어내고 그 흐름으로 추진력을 얻는 방식이다. 가동 부품이 없어 마이크로 로봇의 내구성을 높이며, 액체 속에서 초당 몸길이만큼 이동할 수 있는 효율적인 이동 수단을 제공한다.
- 마이크로미터(Micrometer)
- — 100만 분의 1 미터를 나타내는 길이 단위다. 이 로봇의 크기는 약 200에서 300 마이크로미터 수준으로, 이는 일반적인 소금 알갱이보다 작으며 생물학적 미생물과 유사한 스케일에서 작동할 수 있음을 의미한다.
기술
- Light-powered circuits
- Electrodes
- Solar panels
- Micro-sensors
활용 사례
- Cellular monitoring
- Advanced manufacturing
- Targeted drug delivery
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출처 · 인용 안내
원문 발행 2026. 01. 06.수집 2026. 02. 21.출처 타입 RSS
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