수벌은 여왕벌을 수정시킬 수 있는 능력을 갖고 있다. 그리고 일벌은 꿀과 화분을 모으고, 육아활동을 하며, 벌집을 짓는 등 만능일꾼의 역할을 한다. 이처럼 꿀벌 군집이 살아남으려면 모든 꿀벌이 힘을 합쳐야 한다.
꿀벌의 전략을 접한 하버드 대학교의 위 구연 전기공학부 교수는 같은 대학의 로브 우드가 예전에 만들었던 아몬드 크기의 파리로봇을 이용, 특정 임무를 가진 꿀벌로봇들을 만들 것을 제안했다.
미국에는 현재 240만 개의 벌집이 있지만 이 가운데 36%는 원인불명의 이유로 전멸한 상태다. 위 교수가 제안한 꿀벌로봇은 이렇듯 큰 피해를 입은 꿀벌을 대신해 수분을 행할 수 있다. 특히 위 교수는 우드가 꿀벌로봇의 몸통을 만들면 자신은 두뇌를 만들겠다고 밝혔다.
우드는 파리로봇의 비행시스템을 개조해 꿀벌로봇이 진짜 꿀벌처럼 이륙하고 제자리비행을 하도록 할 수 있다. 하지만 위 교수와 우드는 곧 다른 사람들의 도움이 없으면 꿀벌의 또 다른 특성을 재현할 수 없다는 것을 알게 됐다.
그래서 그들은 꿀벌의 동작을 재현하기 위해 생물학자들을 불러들이고, 소재학자들을 초청해 재충전이 가능한 소형 연료전지를 만들었다. 컴퓨터 과학자들은 꿀벌로봇 군집의 움직임을 조율하는 프로그램을 작성했으며, 위 교수는 여러 센서에서 모은 데이터를 분석 및 처리하는 마이크로프로세서를 설계했다. 지난해 가을 이 연구팀은 미국 과학재단으로부터 1,000만 달러의 꿀벌로봇 개발 보조금을 받았다.
연구팀은 앞으로 5년 내에 수십 대의 꿀벌로봇들이 비행하면서 서로 협력하게 되기를 바라고 있다. 또한 이 꿀벌로봇들은 환경재난을 감시하거나 자연재해의 생존자를 탐색하는데도 쓸 수 있을 것이다. 꿀벌이나 과학자들 모두 협동은 매우 중요한 셈이다. 우드는 이렇게 말한다. "어떤 꿀벌도 혼자서는 임무를 수행할 수 없습니다. 그것은 우리 과학자들도 마찬가지입니다."
꿀벌로봇으로 수분시키는 방법
제1단계: 벌집 설치
농부가 꿀벌로봇이 있는 이동식 벌집을 설치한다. 장래에는 무인로봇이 벌집을 운반할 수 있을 것이다.
제2단계: 주변 정찰
정찰임무를 맡은 꿀벌로봇이 가장 먼저 벌집을 떠나 자외선 센서로 꽃잎의 자외선 패턴을 찾는다. 실제 꿀벌과 똑같은 방식이다. 꿀벌로봇의 머리에 달린 카메라가 비행 경로상의 랜드 마크를 기록해 자신의 위치와 비행거리를 알아낸다.
제3단계: 지도 작성
정찰임무를 맡은 꿀벌로봇이 벌집으로 돌아오면 재충전을 하고, 찾은 꽃의 위치를 중앙컴퓨터에 업로드한다. 더 많은 수의 꿀벌로봇이 정찰을 할수록 과수원 전체의 지도를 자세히 작성할 수 있다.
제4단계: 수분 시행
정찰임무를 맡은 꿀벌로봇보다 센서는 적지만 장거리 비행을 위해 대용량 배터리를 장착한 꿀벌로봇이 꽃가루를 채취한 다음 다른 꽃에 수정시킨다.
꿀벌로봇의 구조
1. 두뇌: 균형제어 및 제자리비행 등의 기본 기능은 간단한 회로로 가능하다. 하지만 센서에서 수집한 데이터 처리 등의 고난도 기능은 마이크로프로세서로 제어한다.
2. 눈: 자외선 센서로 꽃잎에서 나오는 자외선 패턴을 찾는다. 디지털카메라로 비행 경로 아래의 물체를 탐지해 자신의 비행속도와 비행거리를 측정한다. 또한 광센서로 태양의 위치를 측정해 비행방향을 판단한다.
3. 안테나: 꿀벌로봇 간에 데이터를 전송하며, 장애물에 충돌하지 않는 더듬이 구실도 한다.
4. 다리: 갈라진 다리 3개는 벌집에서 연료전지를 충전하기도 하고, 컴퓨터에 데이터를 업로드하는 데도 쓰인다. 또한 꽃에서 꽃가루를 채취하는 데도 쓰인다.
5. 날개: 액추에이터로 경량 탄소섬유 날개를 움직인다.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
