[TV리포트=박혜은 기자] 한국기계연구원이 계단이나 바위와 같은 장애물을 쉽게 극복할 수 있는 혁신적인 바퀴 기술을 세계 최초로 개발했다.
2일 기계연은 장애물에 따라 바퀴 모양이 바뀌는 기술인 ‘모핑 휠’을 개발했다고 공개하며, 이 기술은 이동체가 직면하는 다양한 도로 장애물에 적응할 수 있는 휠을 제공하며, 앞으로 휠체어를 포함한 다양한 이동 로봇에 폭넓게 적용될 전망이라고 밝혔다.
‘모핑 휠’ 기술은 액체 방울의 표면장력 원리를 모사해 강성이 실시간으로 변하는 기술로, 기계연 AI로봇연구소 송성혁 책임연구원과 박동일 첨단로봇연구센터장 팀이 개발했다.
이 휠은 복잡한 기계 장치나 센서 없이도 스마트 체인 블록의 표면장력을 조절해 강성을 쉽게 변경할 수 있는 것이 특징이다. 평소 주행 시에는 단단한 원형을 유지하지만, 장애물을 만나면 휠이 부드러워져 장애물의 높낮이나 모양에 따라 자유롭게 변형된다.
비공기압 타이어의 유연 구조체 기술은 기존에도 존재했으나, 주행 중에도 휠이 지속적으로 변형돼 효율성과 안정성이 낮아지는 한계가 있었다. 그러나 기계연의 모핑 휠은 고속 평지 주행 시 일반적인 휠처럼 강성을 유지하면서, 장애물 극복 시에만 실시간으로 휠을 변형시켜 이 문제를 해결했다.
모핑 휠은 스마트 체인 블록과 유연 구조체로 구성되며, 와이어 스포크 구조가 휠의 허브 구조와 연결돼 있다. 이 와이어 스포크가 휠 최외곽에 위치한 스마트 체인 블록을 제어해 표면장력을 변화시킴으로써 강성을 조절한다. 연구팀은 지난해 이러한 가변강성 휠의 변환 메커니즘을 검증했으며, 최근 다양한 이동체에 적용할 수 있는 모듈화 기술도 개발했다.
이 휠을 적용한 투휠 기반 휠체어는 바위나 18cm 높이의 계단을 극복할 수 있으며, 4륜 이동체에서는 휠 반경의 1.3배 높이의 장애물까지 안정적으로 극복할 수 있는 성능이 확인됐다.
송성혁 책임연구원은 “이번에 개발한 모핑 휠은 기존 휠의 장점인 높은 이동 효율을 유지하면서도 장애물 극복이 가능하다는 점에서 큰 의미가 있다”고 설명했다. 박동일 센터장은 “표면장력 모사 휠 기술은 복잡한 기계 장치들의 한계를 극복할 수 있으며, 향후 휠체어 및 다양한 이동 로봇, 탑승형 운송 수단 등 광범위하게 활용될 것”이라고 말했다.
박혜은 기자 vieweun@fastviewkorea.com / 사진= 한국기계연구원
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