우주기지 만들 모교 로봇 기술 하버드·MIT·스탠퍼드 제쳤다

조규진 교수팀, 3D 프린팅 로봇

보스턴 로보틱스 챌린지서 우승

‘트랜스포밍 3D 프린팅’ 장치 앞에서 (왼쪽부터) 이해민 박사, 송재영 연구원, 정순필 박사과정.


모교 기계공학부 조규진(기계설계92-98) 교수팀이 미국 보스턴 컨벤션센터에서 열린 ‘2024 Form & Function Robotics Challenge’에서 우승했다.

공과대학(학장 홍유석)은 5월 1~2일 이틀간 열린 챌린지에서 조규진 교수팀이 우주에서의 건설 자동화를 위한 ‘트랜스포밍 3D 프린팅’ 로봇 기술을 제시해 MIT, 하버드, 터프스 등 보스턴 명문 대학과 코넬, 스탠퍼드 등을 모두 제치고 1위를 차지했다고 밝혔다.

조규진 교수팀은 부채 접기처럼 지그재그 모양으로 겹겹이 접힌 구조가 줄자처럼 감기는, 폴드앤롤(Fold-and-Roll) 이중 압축 방법으로 보관할 수 있는 구조를 개발했다. 수납할 때는 이중 압축 방법을 통해 압축률이 높고 작은 부피로 수납할 수 있고, 전개할 때는 종이접기의 원리를 활용해서 지그재그 형태의 주름 구조로 펼쳐 단단하게 변화한다. 모터 1개만으로 전개·수납·작동 모두를 할 수 있다.

폴드앤롤 방식으로 보관될 수 있는 구조들을 이용해 트랜스포밍 프레임을 구성했고, 이 프레임과 기존 3D 프린팅 장치를 융합해 트랜스포밍 3D 프린팅 장치를 구현했다. 제작된 트랜스포밍 3D 프린팅 장치는 수납 시 밑변 0.8m, 높이 0.75m의 삼각기둥 모양에서 최대 밑변 3.4m, 높이 3.6m의 삼각뿔 형태로 전개된다.

해당 장치는 1.2mm 크기의 노즐이 장착됐으며, 일반적인 3D 프린팅 소재인 PLA 소재를 사용하여 사람보다 큰 구조물의 출력이 가능하다. 이번 대회에서는 대회장 콘크리트 바닥에 2000층의 레이어로 구성된 1.2m의 구조물 프린팅을 시연했다.

이번에 개발한 3D 프린팅 장치가 모바일 로봇과 접목될 경우, 이 로봇은 스스로 지정 장소로 이동해서 대형 프레임을 전개하고 목표 구조물을 출력한 뒤 프레임을 접고 다음 작업을 수행하기 위해 이동하는 건축 자동화 로봇으로 발전할 가능성이 있다. 향후 사람이 접근하기 어려운 달 기지 건설 작업에도 활용될 수 있는 기술이다.

또한 충분한 강성과 강도가 필요한 대형 구조물의 휴대성을 높일 수 있는 기술인 만큼 우주환경 이외에도 대형 구조물이 필요한 건설현장과 재난현장 등 각종 분야에 유용하게 쓰일 것으로 기대된다.

그동안 조규진 교수는 인간중심소프트로봇기술연구센터를 이끌면서 무당벌레 모사 점핑 글라이딩 로봇, 무동력 가변 신축성 엑소 수트 등의 소프트 로봇 연구 분야에서 다양한 성과를 내왔다. 흔히 로봇을 떠올릴 때 금속 등의 딱딱한 형태를 생각하지만, 조규진 교수팀은 폴리머나 패브릭을 활용하거나 폴딩 등의 방식을 적용해 로봇 패러다임을 확장해 왔다. 조규진 교수는 로봇 제작에 “자연과 일상에서 많은 영감을 받는다”고 밝혔다.

김남주 기자