장난감이나 로봇 부품은 처음에 만들어진 모양 그대로 유지돼. 그런데 원하는 모양을 한 번만 잡아주면, 그 모양을 기억하고 스스로 재현할 수 있는 물질이 개발됐어. 심지어 여러 모양을 계속해서 새로 배울 수도 있지. 이게 어떻게 가능한 일일까?

▲박동현

Q.넌 어떤 물질이야?

나는 네덜란드 암스테르담대학교 물리학 연구소 외 국제 연구팀이 새롭게 개발한 스스로 모양을 배우는 메타물질이야. 보통 물건들은 처음 만들어진 모양 그대로 유지돼서 모양이 바뀌지 않아. 하지만 나는 상황에 맞춰서 내 모양을 바꿀 수 있어. 내 몸을 연결하는 관절들이 힘을 조절해 뻣뻣한 정도를 바꿔서 이전에 학습한 대로 모양을 바꾸지. 연구팀은 지난 4월 7일, 국제 학술지인 ‘네이처 피직스’에 연구 결과를 발표했어.

Q.메타물질이 뭐야?

메타물질은 자연에 없는 성질을 가지도록 사람이 인공적으로 만든 물질이야. 나는 3D 프린터로 만든 플라스틱 팔과 탄성● 뼈대, 컴퓨터 칩으로 이루어져 있어. 플라스틱 팔은 내 몸의 형태를 유지하게 해. 그리고 나는 여러 개의 관절로 이루어져 있어. 탄성 뼈대는 이 관절이 과하게 꺾이지 않게 모양을 잡아주고 원래 모양으로 돌아갈 때 탄성을 만들어 줘. 컴퓨터 칩은 내 관절이 구부러진 각도를 스스로 측정할 수 있지.

Q.어떻게 스스로 모양을 배우는 거야?

연구원들이 내가 변해야 할 모양을 직접 잡아주면, 관절에 있는 컴퓨터 칩이 그 각도를 기억해. 그런 다음, 내가 가만히 있을 때와 목표 모양의 차이를 계산하지. 이 차이를 줄이기 위해 컴퓨터 칩이 관절의 뻣뻣함을 조절하다 보면 나는 목표 모양을 완벽하게 학습하게 돼. 그러고 나서 이 각도를 기억해 뒀다가 여러 모양으로 변할 수 있어. 연구팀은 나를 이용해 직선, 원, 반원 같은 모양을 만들고, ‘LEARN’이라는 글자도 만들었어.

Q.너는 어디에 쓰일 수 있어?

보통 기계나 로봇은 중앙에서 조작하는 컴퓨터가 하나하나 명령을 내려야 해. 하지만 내 몸을 이루는 관절들은 주변 상황을 측정하고 스스로 판단해서 움직여. 이런 능력을 활용하면, 물건을 잡아주는 로봇 손이나 스스로 모양을 바꾸며 기어다니는 탐사 로봇을 만들 수 있지. 연구팀은 “지금은 평평한 바닥 위에서 좌우로만 모양을 바꿀 수 있지만, 앞으로는 위아래, 앞뒤로 입체적으로 움직일 수 있도록 발전시킬 계획”이라고 전했어.

용어 설명

●탄성: 외부의 힘에 변형된 물체가 다시 원래의 형태로 되돌아가려는 성질.

[9월] 도전! 과학동아 청소년 기자