영화 터미네이터2에 등장하는 미래 안드로이드인 T-1000은 액체 금속으로 이뤄져 액상화해 다양한 형상으로 변화하는 게 가능하다. 이런 T-1000처럼 자신의 몸을 액상화해 감옥에서 탈출할 수 있는 로봇을 미중 연구팀이 개발했다.
소형 로봇은 미세 부품 수리 작업과 약물 전달 같은 인간 손과 전통 도구로 어려운 작업을 수행할 잠재적 용도가 있다. 하지만 로봇 재질이 단단한 소재라면 제한된 공간이나 좁은 장소에서 활동에 최적이 아니며 반대로 너무 부드러우면 작업에 필요한 힘을 얻을 수 없어 제어도 어렵다는 문제가 있다.
중국 중산대학 연구팀은 액체 상태와 고체 상태를 자유롭게 왕래하는 능력을 로봇에게 주기 위해 바다에 서식하는 해삼과 문어에 눈길을 돌렸다. 해삼은 체조직 경도를 변화시켜 부하 용량을 개선하고 물리적인 손상을 피할 수 있으며 문어는 위장이나 물체 조작, 이동을 위해 팔 강성을 변화시킬 수 있다.
이런 동물처럼 로봇에서도 가능하게 하기 위해 연구팀은 갈륨이라는 금속에 주목했다. 갈륨은 융점이 29.8도로 인간 체온보다 낮고 손으로 잡는 것만으로 액체가 된다는 특징이 있다. 연구팀은 액체 갈륨에 자성 네오디뮴, 붕소, 철을 매립해 고화한 MPTM(Magnetoactive phase transitional matter)이라는 재료를 개발했다. MPTM은 높은 기계적 강도와 뛰어난 제어성을 가지면서 온도에 따라 고체에서 액체로 혹은 액체에서 고체로 변화할 수 있다.
연구팀은 MPTM 자성 입자에는 2가지 역할이 있다며 하나는 재료를 교류 자기장에 반응시켜 유도 가열을 자극하고 입자는 또 자기장에 반응해 로봇에 움직이는 능력을 제공하는 것이라고 밝혔다.
실제로 연구팀이 MPTM 이동성이나 강도를 테스트한 결과 자기장을 이용해 담을 극복하거나 절반으로 나뉘었다가 다시 합체할 수 있다는 게 확인됐다. 감옥 격자 틈을 이용해 밖으로 이동해 몸을 복원시키는 것도 가능하다. 교류 자기장에 반응해 유도 가열을 일으키며 몸을 풀고 액체화된 상태로 이동해 감옥 밖에서 액체를 식히고 대부분 몸을 복구할 수 있다.
연구팀은 위를 재현한 모형 안에 넣은 물체를 MPTM을 이용해 회수하고 밖으로 배출하는 데모도 공개하고 있다. 자력으로 MPTM을 물체 옆으로 이동시키고 유도 가열로 물체 위에 덮어 그대로 자연 냉각해 다시 고체화된다. 이 상태에서 이동해 물체를 위 밖으로 배출할 수 있다.
MPTM을 이용하면 버튼 배터리를 체외로 배출하거나 반대로 약물을 전달할 수 있다. 의료 분야 외에도 회로를 수리할 때 공급한 로봇 자체를 융해시켜 도체 등으로 기능시키거나 나사를 소정 위치에 고정하기 위해 이용할 수도 있다. 하지만 이런 기능을 현실에서 실행하려면 몇 가지 개선을 해야 한다. 예를 들어 순수한 갈륨 융점은 사람 체온보다 낮기 때문에 생물 의학적 목적으로 이용하려면 기능을 유지하면서 융점을 높이는 갈륨 기반 합금이 필요하다.
연구팀은 앞으로 연구에선 이런 로봇을 생물의학 맥락에서 어떻게 사용할 수 있는지 조사해야 할 필요가 있다며 실제로 약물 전달이나 이물질 제거에 사용될 수 있는지 파악하려면 더 많은 연구가 필요하다고 밝히고 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.