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‘클레이트로닉스(Claytronics)’ 이제는 변신도 실용적으로!

2015. 10. 8. 09:30

안녕하세요? LG CNS 대학생 기자단 김보겸입니다.


많은 분들이 알고 계신 영화, '트랜스포머(Transformers, 2007)'는 우연히 산 중고차가 사실은 외계에서 온 트랜스포머라는 사실을 알게 된 소년 '샘 윗윅키'와 그의 친구 오토봇 군단이 지구를 지켜 나가는 이야기인데요. 이 영화의 속편에서는 자동차뿐만 아니라 토스터기, 커피머신, 심지어 와플기계로까지 변신하는 로봇들이 등장합니다. 


<영화 '트랜스포머: 패자의 역습'의 토스터기 변신 로봇 (출처: www.benprocter.com)>


그런데 이러한 로봇들의 변신은 이제 더 이상 영화 속 이야기만은 아니라고 하는데요. 어떤 새로운 기술이 이것을 가능하게 했는지 지금부터 함께 알아보겠습니다.  


클레이트로닉스(Claytronics)는 '클레이(Clay)'와 '일렉트로닉스(Electronics)'의 합성어입니다. 이 기술은 어떤 모양이든 원하는 것으로 변할 수 있는 찰흙의 특성과 전자 소재의 나노기술이 결합된 것인데요. 다시 말해 물질을 자유자재로 구성하는 나노기술이라고 보면 됩니다.   


클레이트로닉스의 고안자인 미국 펜실베니아 주의 인텔 피츠버그 연구소 소장, 모리(Todd Mowry) 박사의 말에 따르면, 클레이트로닉스는 '물질을 휴대할 수 있는 작은 형태로 가지고 다니다가 수백만 가지 다른 물건으로 변형'이 가능하다고 하는데요. 예를 들어 이 기술을 적용하면 토스트를 만들고 그 자리에서 커피를 만드는 기계로 변신할 수 있다고 하니 정말 신기한 일이 아닐 수 없습니다. 


클레이트로닉스(Claytronics)는 '캐톰스(catoms)'라는 조그만 로봇을 만드는 나노테크놀로지 기술을 이용하는데요. 각각의 캐톰스는 전자기장의 힘을 이용해서 스스로 움직입니다. 


<캐톰스 이미지 (출처: Claytronics: A Scalable Basis For Future Robots)>


그러면 우선, '전하'의 개념부터 알아볼까요? 전하는 주위 공간의 성질을 변화시키는데요. 이후 성질이 바뀐 공간은 다른 전하에 힘을 작용시킵니다. 그리고 전자기장에서 전기장은 전하에 의해 성질이 바뀐 공간으로 전하끼리 힘이 움직이는 것입니다.


마찬가지로 자기장은 자석에 의해 성질이 바뀐 공간으로 자석끼리 힘이 움직이는 것인데요. 자기장이 시간에 따라 변할 경우, 전기장을 만들어 내는 것이죠. 이러한 '전기장'과 '자기장'이 서로 연관되어 나타날 때, 양쪽을 합쳐서 '전자기장'이라고 합니다.     


결국 이렇게 만들어진 전자기장을 통해 전하끼리는 힘을 서로 발휘하게 되는 것인데요. 이것이 바로 캐톰스가 스스로 움직일 수 있는 이유입니다.  


 

<캐톰스가 모여 클레이트로닉스 물질을  만드는 영상>


그렇다면 이번에는 자석을 한 번 생각해 보겠습니다. 자석은 2개가 있으면 서로 달라붙거나 밀어내죠. 이는 하나의 자석이 주변 공간의 성질을 바꾸고, 성질이 바뀐 공간이 다른 자석에 힘을 작용시키기 때문입니다.   


이렇듯 캐톰스는 전자기장의 힘을 이용해서 스스로 움직일 수 있을 뿐만 아니라 구성 물질을 재구성하여 그것의 형태와 기능을 완전히 바꿀 수 있는데요. 스스로 움직이고 성질마저 변형시킬 수 있긴 하지만 각각의 캐톰스가 모여 일상 생활에서 유의미하게 사용되기 위해서는 몇 가지 조건이 필요합니다.  


먼저 각각의 캐톰스는 '자족적(self-contained)'이어야 합니다. 자동화, 소통, 지각, 작동, 이동, 접착을 포함한 캐톰스로의 기능을 하기 위해 필요한 것들을 갖추고 있어야 하는 것이죠. 다음으로는 '과도한 방열(heat dissipation)'을 방지하고 힘을 효율적으로 전달하기 위하여, 캐톰스가 접착된 이후에는 '고정된 힘(static power)'을 필요로 가져서는 안 됩니다. 


또한 각각 캐톰스의 배위(coordination)는 '개별 제어 방식(local control)'으로 작동해야 하는데요. 그 이유는 캐톰스는 스스로 움직여야 하고, 외부에서 캐톰스를 움직이는 중앙 통제 방식 혹은 자동화가 적용될 수 없기 때문입니다.  


마지막으로 캐톰스는 자급자족(economic viability), 생산 가능성(manufacturability), 신뢰도(reliability)를 위해  '가동부(moving part)'를 가져서는 안 됩니다.  


지금까지 살펴본 것처럼 독립적이고 자족적인 캐톰스(catoms)가 모여서 구현되는 클레이트로닉스(Claytronics) 물질은 적용 영역이 매우 다양합니다. 


예를 들어, 이 기술로 만들어진 의자는 사용자의 취향에 맞는 색상이나 원단으로 변형할 수 있고, 심지어 용도마저 변경할 수 있어서 새로운 가구를 사지 않아도 됩니다. 그리고 실수로 음식물을 엎지른다 하더라도 스스로 세탁할 수 있기 때문에 세탁의 수고와 비용을 덜 수도 있습니다. 


또한 클레이트로닉스 물질로 복제된 환자의 팔을 전송하면 의사가 그 팔의 맥박을 짚고 진찰하는 상황이 올 수 있는데요. 더 나아가 사람 전체를 클레이트로닉스 기술로 복제하여 전송한다면 세계 어디서든 모사된 3차원 인간이 회의에 참석하는 날이 곧 다가올 것 같습니다.  


지금까지 클레이트로닉스(Claytronics)의 정의, 원리, 활용 영역 등을 함께 살펴보았습니다. 이 기술은 기존의 소모적인 생산과 소비의 개념에서 벗어나 지속적으로 모양과 용도를 바꾸어 가며 사용할 수 있다는 것이 가장 큰 장점일 텐데요. 


이 관점에서 본다면 필요할 때만 빌려서 사용하는 '공유 경제'가 추구하는 궁극적인 목표를 달성하는데 앞으로 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다. 









Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS

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