반딧불 성충은 여름이 되면 물가를 날아다니면서 발광 기관을 빛내 이성을 유혹한다. MIT 연구팀이 이런 반딧불 발광 기관에서 힌트를 얻어 액추에이터로 하늘을 날아가는 곤충 크기 로봇에 발광 입자를 매입하는 것으로 빛나면서 날아다니는 초소형 로봇 개발에 성공했다고 발표했다.
반딧불 엉덩이에는 발광 기관이 있으며 반딧불이 반딧불 루시페린(Firefly luciferin)이라는 물질이라는 효소에 의해 산화되며 황색으로 화학 발광한다. 반딧불은 성충이 생식적 어필로 발광을 하는 것 외에 유충에도 발광 기관이 갖춰져 있어 포식자에게 경계를 촉구하는 의미로 발광한다고 되어 있다. MIT 연구팀은 탄성 중합체와 탄소나노 튜브 전극 극박층을 교대로 감아 액추에이터로 날개를 움직여 하늘을 날아가는 마이크로 로봇을 개발했다. 연구팀은 이 마이크로 로봇 액추에이터에 전기가 흐르면 발광을 나타내는 일렉트로루미네센트 황산아연 입자를 넣는 걸 생각했다고 한다.
일렉트로루미네센스 황산아연 입자가 혼입된 엘라스토머와 카본 나노 튜브 전극을 겹쳐 둘둘 감아서 로봇용 액추에이터를 완성한 것. 이 로봇은 어둠 속에서 날개 밑에 있는 액추에이터 부분에 MIT 문자가 빛난다. 액추에이터에 전압을 가하면 액추에이터가 움직여 날아가는 동시에 통합된 전계 발광 황산 아연 입자가 발광한다.
연구팀에 따르면 일렉트로루미네센스 황산아연 입장에서 나온 빛을 액추에이터 자신이 차단하지 않도록 설계할 필요가 있었다고 한다. 따라서 불과 몇 나노미터 두께로 빛을 투과시키는 투명도가 높은 카본 나노 튜브 전극을 개발했다. 또 전계발광 황산아연 입자는 강력한 고주파 전기장이 없으면 발광하지 않는다. 따라서 고전압을 이용해 액추에이터 내에 강한 전해를 만들어내 입자를 밝게 빛내는데 성공했다. 또 전계발광 황산아연 입자를 첨가해 액추에이터 품질이 저하되는 문제도 있었지만 최상층 엘라스토머층에만 혼합해 두께를 수 마이크로미터로 해 액추에이터 중량을 불과 2.5%만 늘려 마이크로 로봇은 비행 성능을 떨어뜨리지 않고 발광할 수 있게 됐다고 한다.
연구팀에 따르면 발광 시스템에 의해 로봇 위치를 카메라로 정확하게 인식할 수 있다. 실험에선 아이폰 카메라를 이용해 빛을 바탕으로 2mm 정밀도로 마이크로 로봇 위치와 자세를 추적할 수 있었다고 한다. 또 발광 패턴을 이용해 통신을 하는 것도 검토되고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.