미래의 우주 탐사는 이제 점프하는 로봇이 주도할지도 모른다. UCLA의 로봇 및 메커니즘 연구소(RoMeLa)에서 개발한 스플리터(SPLITTER; Space and Planetary Limbed Intelligent Tether Technology Exploration Robot)는 기존의 무겁고 느린 탐사 로봇과 차별화된 경량 모듈식 로봇 시스템이다. 이 로봇은 밧줄로 연결된 두 개의 4족 보행 로봇으로 구성되어, 달이나 소행성과 같은 저중력 환경에서 역동적인 점프 이동을 수행하며, 동시에 자세를 안정적으로 유지할 수 있다.
기존 탐사 로봇의 한계를 극복하다
기존의 행성 탐사 로봇은 무겁고 이동 속도가 느리다는 한계를 지니고 있다. 드론과 같은 항공 솔루션도 있지만, 달과 소행성에는 대기가 없어 비행이 어렵다. 이에 대해 스플리터 개발팀의 Yusuke Tanaka 박사는 다음과 같이 설명한다.
“전통적인 탐사 로봇은 기동성이 제한적이다. 스플리터는 점프 기반 이동과 관성 조절 기법을 활용해 저중력 환경에서도 효과적으로 탐사가 가능하다.”
특히 스플리터는 MPC(Model Predictive Controller) 기반 관성 모핑 시스템을 도입해 비행 중 로봇의 자세를 자동으로 조정할 수 있다. 이는 일반적으로 테니스 라켓 정리(Dzhanibekov 효과)로 알려진 원리를 적용한 것으로, 로봇이 비대칭 관성을 활용해 안정적인 공중 자세를 유지할 수 있도록 설계되었다.
가볍지만 강력한 로봇 구조
스플리터는 두 개의 10kg 미만의 Hemi-SPLITTER로 구성되며, 두 로봇이 밧줄로 연결되어 덤벨과 같은 구조를 형성한다. 각 로봇은 강한 팔다리를 이용해 점프할 수 있으며, 밧줄의 길이와 팔다리 위치를 조정하여 비행 중 관성을 실시간으로 조절한다. 이를 통해 무거운 반작용 바퀴나 가스 추력 없이도 안정적인 비행 제어가 가능하다.
Tanaka 박사는 이러한 구조가 탐사 로봇에 적합한 이유를 다음과 같이 강조했다.
“스플리터는 질량 효율성이 뛰어나 기존의 바퀴형 또는 비행형 로봇보다 우주 탐사에 더 적합하다. 예를 들어, 하나의 로봇은 분화구나 동굴로 들어가 탐사를 수행하고, 다른 하나는 바깥에서 지지대로 역할을 하는 방식으로 활용할 수도 있다.”
우주 탐사의 미래를 연다
현재 UCLA RoMeLa 연구팀은 스플리터의 실제 하드웨어 개발을 지속적으로 진행 중이다. 향후 연구에서는 보다 정밀한 물리 시뮬레이션과 로봇 모션 분석을 통해 스플리터의 성능을 더욱 개선할 예정이다. 연구팀을 이끄는 Dennis Hong 박사는 이렇게 덧붙였다.
“우리는 기존의 다리 달린 로봇 연구에서 얻은 경험을 바탕으로 이를 우주 응용 분야에 적용하고 있다. 이러한 도전을 통해 더욱 새로운 솔루션과 지식을 창출한다.”
스플리터는 향후 탐사 로봇의 새로운 표준이 될 가능성이 크다. 기존의 이동 방식과 완전히 차별화된 점프 기반 이동 기법이 달, 화성, 소행성 탐사에 최적화된 솔루션이 될 수 있을지 귀추가 주목된다.
이와 같은 내용은 3월에 열릴 IEEE 항공우주 컨퍼런스(AeroConf) 2025에서 발표될 예정이다.
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