[뉴스스페이스=이종화 기자] 문어에서 영감을 받은 연구진이 개발한 인공 근육이 수중 차량의 성능을 높였다는 연구결과가 나왔다.
최근 아이오와 대학교 기계공학과 Caterina Lamuta 부교수가 이끄는 연구팀은 문어 피부의 미세 근육 구조에서 영감을 받은 ‘꼬인 나선형 인공 근육’을 개발해, 수중 무인 차량의 기동성과 효율성을 크게 끌어올리는 기술 혁신을 이뤘다. 이 연구는 2025년 8월 《Robotics Reports》에 발표됐으며, 인공 근육을 활용한 유동 제어 기술의 최초 시연 사례로 평가받고 있다.
Iowa University, Miranda News, Congressional Research Service에 따르면, 문어의 피부에는 ‘유두(papillae)’라 불리는 코일 모양의 작은 근육들이 있어, 즉각적으로 크기를 조절해 외부 환경에 맞춰 피부 질감과 표면 패턴을 변화시킴으로써 위장과 고도의 수중 기동을 가능하게 한다.
연구팀은 이를 모방해 전기 모터(액추에이터)를 이용, 인공 근육이 꼬였다 풀리며 수중익의 날개에 동적으로 반응할 수 있도록 구현했다. 실험 결과, 이런 인공 근육이 장착된 수중익은 최대 30%의 양력 향상과 10%까지의 항력 저감 효과를 보여, 에너지 소비를 줄이면서도 복잡한 수중 환경에서 뛰어난 조종성을 확보했다.
논문 제1저자인 기계공학 박사과정생 라비우 마만은 “저비용 인공 근육을 활용해 무인 수중 차량의 이동 효율성을 크게 개선할 수 있는 첫 사례”라며 “복잡한 해양 환경에서의 유동 변화에 실시간 적응해 에너지 절감과 조작의 용이성을 동시에 추구할 수 있다”고 설명했다.
이 연구는 역시 Lamuta 부교수가 주도해 다년간 해군 연구기금을 받아 진행해 온 문어 모방 생체기술 개발 프로젝트의 중요한 진전이다.
미국 해군 연구소(ONR)는 이번 연구를 포함해 2025 회계연도 수중 로보틱스 연구에 6820만 달러, 대형 무인 수중 차량 프로그램에 수억 달러 규모 예산을 투입하는 등 무인 수중 차량 기술 개발에 막대한 지원을 하고 있다. 이러한 군사적 수요와 더불어 심해 구조물 점검, 해양 생태 조사, 긴급 구조 활동 등 민간 분야에서도 폭넓은 활용 가능성이 기대된다.
기존 수중 무인 차량은 난류 등 가혹한 수중 환경에서 에너지 소모가 크고 기동성이 떨어지는 문제점이 있었으나, 문어 모방 인공 근육은 가벼운 구조에 비해 최대 자기 무게의 1만2600배를 들어 올리는 힘을 낼 수 있고, 생물학적 근육과 유사한 중량 대비 출력 비율을 유지하면서 내구성도 확보해 장기간 임무 수행에 적합하다.
더욱이 인공 근육의 유동 제어 방식은 소형 전기 모터 기반 작동으로 기존 무거운 동력장치에 대한 의존도를 줄여 무인 수중 차량의 설계 자유도를 높이는 한편, 복잡한 해양 환경에 보다 민첩하고 정밀하게 대응할 수 있도록 한다. Lamuta 교수 연구팀은 이 기술을 발전시켜 자율 제어 센서와 융합하고, 더 큰 크기의 무인 수중 차량에도 확대 적용할 계획이다.
이번 성과는 문어뿐 아니라 해양 생물에서 영감을 얻은 첨단 로봇 공학 분야의 중요한 전환점으로 주목받고 있으며, 효율성과 안전성 강화는 물론 기동성 향상을 통한 수중 무인 플랫폼의 전략적 가치 제고에 크게 기여할 전망이다.
아울러 이 기술은 향후 해군 무인 잠수함, 산업용 탐사 로봇, 해양 환경 모니터링 등 다양한 영역에서 산업과 군사 모두에 새 바람을 불러일으킬 것으로 기대된다.
