태양전지로 김영만 아저씨 종이접기가 가능하다고?

“우리 친구들, 코딱지만 했는데 이렇게 커가지고! 장가갔어요?”

몇 달 전 마이리틀텔레비전이라는 예능프로그램에 반가운 얼굴이 나왔습니다. 바로 어릴 적 향수를 불러일으키는 일명 ‘종이접기 아저씨’, 김영만 아저씬데요, 오랜 세월이 지났지만 흰 뿔테 안경 너머 보이는 인자한 눈매와 환한 미소는 그대로라 더욱 반가웠답니다. ^^

저도 어렸을 때 종이접기 아저씨가 나오는 어린이 프로그램을 보며 열심히 종이접기를 따라 한 세대인데요, 아버지와 종이로 바퀴를 만들어서 하루종일 바퀴를 호호 불며 놀았던 게 벌써 20~30년 세월인데 여전히 생생히 기억나는 걸 보면 꽤 즐거웠던 추억이었나 봅니다. 

종이접기는 비단 어린아이들의 놀이만은 아닙니다. 모양을 마음대로 바꿀 수 있는 종이접기의 특성을 이용해 여러 과학연구에 접목하고 있다는 사실! 로버트 우드 하버드대 교수팀의 경우 종이접기를 이용한 로봇을 지난해 8월 과학학술지 ‘사이언스’에 발표했습니다. 

로봇은 변신 전에는 종이 한 장처럼 보입니다. 하지만 이 종이는 꿈틀대기 시작하며 네 다리를 만들고, 마치 고양이가 기지개를 켜듯 다리를 쭉 펴고 일어납니다. 사람 손이 닿지 않고도 길이 10cm, 무게 78g의 초소형 로봇이 순식간에 탄생합니다. 로봇의 3단 변신에 걸린 시간은 불과 4분 30초. 변신을 마친 로봇은 초속 5.4cm의 제법 빠른 속도로 기어가지요. 연구팀이 선택한 소재는 일종의 ‘전자종이’입니다. 잘 휘어지는 얇은 플라스틱 기판에 종이를 덧대 만들고 접히는 부위에는 형상기억 소재를 붙였습니다. 형상기억 소재가 접힌 자국을 기억하고 있다가 원 상태로 돌아가는 성질을 이용해 종이 스스로 몸을 접어 로봇이 만들어지도록 했답니다.

우드 교수는 “종이접기 방식을 이용하면 새로운 모양의 로봇을 손쉽게 만들 수 있다”며 “모든 제작 과정을 자동화할 수 있으므로 기존 로봇 제작 과정과 비교해 시간과 경비가 대폭 줄어든다”고 밝혔습니다.

국내에서도 종이접기 로봇 연구가 진행되고 있습니다. 조규진 서울대 기계항공공학부 교수팀도 자동차 바퀴를 종이접기 방식으로 만든 ‘타이어 로봇’을 지난해 6월 홍콩에서 열린 ‘국제로봇자동화학회(ICRA)’에서 발표해 주목을 받았습니다. 타이어 로봇의 지름은 5.5cm이며 초속 30cm로 달릴 수 있습니다. 

타이어 로봇은 도로를 달리다가 계단을 만나면 바퀴를 부풀려 계단도 척척 통과할 수 있습니다. 조 교수는 바퀴 사이사이에 접어 뒀던 소재를 다시 펴지게 해 바퀴가 부풀도록 했는데요, 조 교수는 당시 “그동안 취미나 예술 활동으로 여겨지던 종이접기가 과학과 공학에 접목돼 새로운 형태와 기능을 갖춘 로봇이나 자동차 개발에 활용될 가능성을 열었다”고 설명했습니다.

태양전지 분야도 종이접기와 만났습니다. 미국항공우주국(NASA)은 우주에 많은 용량의 태양전지를 간단히 보내는 방법으로 종이접기를 고려하고 있다고 지난해 발표했습니다. NASA 제트추진연구소와 미국 브리검영대 공동연구팀은 폭이 25m나 되는 태양전지 패널을 10분의 1정도인 2.7m까지 접을 수 있는 기술을 선보였습니다. ‘하나플렉스(Hannaflex)’라고 불리는 이 기술은 양산이나 우산을 접을 때를 생각하면 이해하기 쉽습니다. 접으면 마치 꽃봉오리처럼 생겼지만 펼치면 원형 평면이 되는데요, 태양전지 패널을 펼칠 때는 원심력을 이용합니다. 우주선이 회전할 때 생기는 힘을 이용하는 것입니다. 

NASA는 현재 작은 크기의 프로토타입을 개발했지만, 아직 실물 크기로 제작하지는 못했습니다. 또 패널을 접고 펴기를 반복해도 견딜 수 있는 소재 등 관련 기술을 더 연구할 예정이라고 하는데요, 상상한 모든 것을 이루는 과학의 힘이 너무 놀랍지 않으세요? 앞으로 얼마나 더 놀라운 과학의 발전이 이루어질지 주목해야겠습니다. ^^

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