MIT와 스위스 로잔 연방 공과대학교(EPFL) 연구진이 프로펠러의 투박한 추진력이 아닌, 날갯짓의 우아함으로 하늘과 바다를 동시에 정복한 로봇을 선보였습니다. 더 놀라운 점은 수면을 박차고 올라 다시 비행 상태로 복귀할 수 있다는 사실입니다. 이는 수년 동안 로봇 공학자들을 괴롭혀온 난제 중 하나였습니다. **‘날갯짓 수륙양용 비행체(FAAV, Flapping-wing Aerial Aquatic Vehicle)’**라 불리는 이 새로운 클래스의 기계는 바다오리의 일종인 ‘퍼핀(Puffin)‘의 움직임에서 영감을 얻었습니다.
이 기술의 핵심 과제는 공기와 물이라는 두 매질 사이의 압도적인 밀도 차이를 극복하는 것이었습니다. 공중 비행에 최적화된 설계는 대개 수중에서는 지나치게 과한 출력을 내기 마련입니다. 실제 새들은 수중에서 날개를 교묘하게 접어 대응하지만, 연구진은 기계적으로 더 단순하면서도 명쾌한 해법을 택했습니다. 바로 ‘날개의 유연성’을 극대화한 것입니다. 덕분에 이 로봇은 동일한 모터 시스템을 사용하면서도 공중에서는 약 10Hz의 고주파로, 수중에서는 약 1Hz의 저주파로 날개를 저으며 효율적으로 이동할 수 있습니다.
가장 큰 고비는 수면을 탈출하는 과정이었습니다. 연구팀은 이를 “전체 사이클 중 에너지가 가장 집약적으로 소모되는 구간"이라고 설명합니다. 연구 결과, 이륙 각도가 성패를 가르는 결정적 요인이었습니다. 로봇이 다시 비행 궤도에 오르기 위해서는 약 70도의 각도로 수면을 뚫고 나와야 합니다. 또한, 무게 문제를 해결하기 위해 기존의 무거운 방수 하우징 대신 각각의 전자 부품을 개별적으로 방수 처리하는 영리한 전략을 세웠습니다. 덕분에 별도의 보호 케이스 없이도 기체 전체가 자연스럽게 중성 부력(Neutrally buoyant)을 유지할 수 있게 되었습니다.
이 로봇이 중요한 이유는 무엇일까요?
기존의 프로펠러 드론은 소음이 심할 뿐만 아니라, 고속으로 회전하는 날개가 민감한 생태계 조사 현장에서 위협이 될 수 있습니다. 반면, 날갯짓 로봇은 본질적으로 더 조용하고 안전하며 주변 환경에 미치는 영향이 적습니다. 연구진은 과학자가 이 로봇을 배낭에 넣어 해안가로 이동한 뒤, 특정 GPS 좌표로 날려 보내 수중 샘플을 채취하거나 측정값을 얻고 다시 돌아오게 하는 미래를 그리고 있습니다. 이러한 하이브리드 접근 방식은 기존의 비행 로봇이나 수중 로봇 단독으로는 접근할 수 없었던 영역에서, 환경 모니터링과 해양 연구의 새로운 지평을 열 것으로 기대됩니다.
