오염물질을 먹어치우는 로봇

"노봇(Row-bot)"을 만나보세요. 오염물질을 없애고 폐수를 삼켜서 스스로에게 필요한 전력을 만들어내는 로봇입니다. 로봇공학자 조나단 로시터는 녹조류와 기름띠를 중화시키는 미생물 전지로 물위를 떠다니는 특별한 로봇을 소개하고, 이 로봇이 스스로 오염물질을 없애는 자연 분해 로봇의 선구자가 될지를 설명합니다.

안녕하세요. 저는 기술자입니다.

로봇을 만들죠.

물론 여러분 모두
로봇이 무엇인지 아시죠?

만약 모른다면, 구글 검색으로

로봇이 무엇인지 알아보겠죠.

그럼 한번 해볼까요.

구글 검색을 해보면...
이렇게 나오네요.

이제, 여기 볼 수 있듯 상당히
여러 종류의 로봇이 있습니다.

그런데 눈에 띄는 것은
인간형의 구조라는 점이죠.

상당히 고전적으로 보이기도 하는데

로봇들이 플라스틱, 금속

모터와 기어 등으로
구성되어 있기 때문이죠.

어떤 로봇들은 상당히 친근해보여서

올라 타고, 껴안아 줄 수
있을 것 같습니다.

어떤 로봇은 우호적이지 않고

영화 "터미네이터"에서
막 나온 것 같네요.

진짜 "터미네이터"에서
막 나왔는지 모르겠어요.

여러분은 이 로봇들과
정말 멋진 일들을 할 수 있습니다.

정말 재밌는 일을 할 수 있죠.

하지만 저는 다른 종류의
로봇을 만나고 싶습니다.

저는 다른 종류의
로봇을 만들고 싶어요.

그래서 인간이 아닌 것에서
영감을 얻었습니다.

이렇게 생긴 거죠.

이것들은 자연계의 생물체들입니다.

우리가 할 수 없는 정말
대단한 일들을 할 수 있죠.

물론 현재의 로봇들도
할 수 없는 일들입니다.

이들은 바닥을 이리저리 움직이는
것 같은 대단한 일을 할 수 있어요.

정원도 들어가고, 우리 곡식을 먹고

나무에 올라가고

물에 들어가고, 물에서 나오고

곤충을 잡아서 먹기도 하죠.

정말 재미있는 일을 합니다.

살고, 숨쉬고, 죽고

주변 환경에서 먹이를 얻죠.

지금의 로봇들은 그렇게 하지 못합니다.

그럼 저 특징들 일부를
로봇에 사용할 수 있다면

대단하지 않을까요?

정말 흥미로운 문제들을
해결할 수 있도록 말이죠.

저는 현재 환경이 가지고 있는
몇 가지 문제를 살펴보고

동물과 식물에게서 얻어 낸
기능과 기술들을

적용할 수 있는 부분을 찾고 있습니다.

환경문제를 푸는 데에
그것들을 사용할 수 있는 거죠.

두 가지 환경 문제를 살펴보겠습니다.

둘 다 우리가 만든 문제들이죠.

인간은 환경과 상호작용하면서

바람직하지 못한 일을 하고 있습니다.

첫 번째는 인구증가로 인한 문제입니다.

세계 여러 곳의 인구증가로 인해서

농업과 경작에 있어서 더 많은
곡식이 생산되어야 합니다.

그런데 그러려면

농부들은 점점 더 많은 화학
물질들을 땅에 뿌려야 하죠.

거름, 질산계 화학비료,
살충제를 뿌려야 합니다.

곡식의 성장을 촉진하는
모든 종류의 것들을 말이죠.

하지만 일부 부정적 효과도 있습니다.

부정적인 효과 중 하나는
많은 비료를 땅에 뿌린다고해서

모든 비료가 곡식으로 가지는 않죠.

상당량은 토지에 남았다가

비가 오게 되면

화학물질이 지하수로 흘러듭니다.

지하수에서

다음엔 하천으로, 호수로, 강으로

결국 바다로 가죠.

이제, 이 모든 화학물질과
질산화학비료들을

자연 환경에 쏟아부으면

그것에 의해 영향을 받게 되는
자연 생물이 존재합니다.

예들 들어, 조류가 있죠.

조류는 질산염을 좋아합니다.
비료를 좋아해요.

그래서 이 모든 화학물질을 흡수하고

조건만 맞으면 엄청나게 번식합니다.

새로운 조류들이 엄청나게 번식하죠.

그걸 녹조 현상이라고 합니다.

문제는 조류가 이렇게 번식할 때

물에서 산소가 부족해집니다.

그 상태가 되면

물 속의 다른 생물들은
살아남을 수 없어요.

그러면, 어떻게 해야 할까요?

우리는 조류를 먹어서 없애는
로봇을 만들려고 해요.

조류를 안전하게 없애는 로봇이죠.

이게 첫 번째 문제입니다.

두 번째 문제도 우리 때문인데요.

기름 오염에 대한 것입니다.

우리가 사용하는 엔진에서
기름이 유출됩니다.

우리가 타는 보트에서 말이죠.

때때로 유조선이 기름탱크를
씻어서 바다에 버리죠.

그런 식으로 기름이
바다로 흘러들어갑니다.

이 문제를 해결하기 위해서

기름층이 만든 오염물질을 먹어치우는
로봇을 사용하면 좋지 않을까요?

우리는 바로 그런 일을 합니다.

우리는 오염물질을 먹는 로봇을 만들죠.

실제 로봇을 만들 때

우리는 두 가지 생물로부터
영감을 얻었습니다.

오른쪽은 돌묵상어입니다.

엄청나게 큰 상어죠.

육식이 아니라서
같이 수영할 수도 있습니다.

보는 것처럼 말이죠.

돌묵상어는 입을 크게 벌려요.

그렇게 물 속을 헤엄치며
플랑크톤을 모읍니다.

그러면서 음식물을 소화시키고

계속 움직이기 위해
그 에너지를 사용합니다.

그렇다면 그런 로봇을 만들면 어떨까요?

물을 들이키면서 오염물질을 먹는
돌묵상어 같은 로봇말이죠.

가능한지 보도록 하죠.

영감을 얻은 또 다른 생물이 있습니다.

물벌레 사진을 보고 계신데요.

정말 귀엽죠.

그것이 물 속에서 수영을 할 때

앞으로 나아가기 위해
노 같이 생긴 다리를 사용하죠.

그래서 저 두 생물체를 참고해서

새로운 종류의 로봇을
만들기 위해서 합쳐봤습니다.

사실, 물벌레에게서 영감을 받았고

우리 로봇이 물 위에 있고

노를 젓기 때문에

우리는 그것을 "노봇"이라고 부릅니다.

노봇은 노를 젓는 로봇이죠.

네. 그럼, 어떻게 생겼을까요?

여기 노봇의 사진을 보시면

처음에 우리가 검색해봤던
로봇과 닮지는 않았죠?

구글이 틀렸어요. 로봇들은
그렇게 생기지 않았죠.

로봇은 이렇게 생겼어요.

노봇을 여기 가져왔어요.

들어서 보여드리죠.

크기가 가늠이 되시죠.

다른 것들과는 다른 모습이죠.

그리고 플라스틱으로 만들어졌습니다.

이제 노봇을 구성하는
구성요소들을 살펴볼까요.

이것이 노봇을 정말
특별하게 만드는 것입니다.

노봇은 세 부분으로 만들어졌어요.

그 세 부분은 다른 생물과도
정말 유사합니다.

뇌가 있고

몸통이 있고

그리고 위가 있습니다.

위는 에너지를 만들기 위해 필요하죠.

모든 노봇은 이 세 부분으로 구성됩니다.

어떤 생물체라도
이 세 부분을 갖고 있죠.

그럼 하나씩 살펴 보겠습니다.

먼저 몸통입니다.

플라스틱으로 만들어졌고요.

물 위에 떠 있게 됩니다.

측면에는 물갈퀴가 있는데요.

움직이게 해주는 노인 거죠.

물벌레처럼 말이죠.

몸통은 플라스틱이지만

여기 부드러운 고무로 된 입이 있어요.

여기도 입이 있고, 두 개의 입이 있죠.

왜 입이 두 개일까요?

하나는 음식을 섭취하고

다른 하나는 음식을 내어 놓습니다.

여러분이 보듯이 입 하나와
엉덩이 하나가 있는 것입니다.

혹은...

(웃음)

뭔가 배설하는 그 곳입니다.

진짜 생물체처럼 말이죠.

이제 돌묵상어와 비슷해
보이기 시작하는 거죠.

여기까지가 몸통이고요.

두 번째 요소는 위일 것입니다.

우리는 에너지를 로봇에 제공하고
오염물질을 처리해야 합니다.

그래서 오염물질이 들어가고

그걸로 뭔가 하게 되죠.

여기 가운데에 전지가 있는데요.
미생물 연료 전지라고 하죠.

이건 내려두고, 미생물
연료전지를 보여 드릴게요.

이건데요. 배터리를 대체해서

전통적인 전원 체계를 갖추는 대신에

이것을 넣었습니다.

바로 위입니다.

진짜로 위예요.

왜냐면 오염물질의 형태로
이쪽으로 에너지가 들어가면

전기가 생성되기 때문이죠.

이게 미생물 연료 전지라고 하는데요.

일종의 화학적 연료 전지입니다.

학교다닐 때 보신 적 있을 거예요.
혹은 뉴스에서 봤을 수도 있구요.

화학 연료전지는 수소와 산소가 필요하고

그것들을 합쳐서 전기를 만듭니다.

이미 잘 알려진 기술이죠.

40년에서 50년 전에 아폴로
우주 탐사에 적용되기도 했습니다.

이건 약간 더 새로운
미생물 연료 전지입니다.

똑같은 원칙이죠.

한 쪽에는 산소가 있고

하지만, 다른 쪽에는 수소 대신에

혼합용액을 이용합니다.

그 용액 안에는 살아있는
미생물들이 들어있죠.

이제 어떤 유기물질이 있습니다.

폐기물이거나 음식물일 수도 있고
샌드위치 조각일 수도 있어요.

그걸 거기 두면 미생물들이
그 음식을 먹죠.

그러면 그게 전기로 바뀌는 겁니다.

그뿐 아니라 제대로 된 미생물을 고르면

미생물 연료 전지를 사용해서
오염물질들을 처리할 수 있습니다.

적당한 미생물을 선택한다면

그 미생물이 녹조류를 먹어치우겠죠.

다른 종류의 미생물들을 사용한다면

석유 성분과 원유를 먹을 것입니다.

그래서 이 위가 어떻게 작동하는지 보면

오염물질을 처리하는 것뿐만 아니라

오염물질로부터 전기를
만들어내기도 합니다.

이 로봇이 자연 속을 돌아다니면서

위로 먹이를 섭취하고

소화시켜서 전기를 만들고

그 전기로 주변을 돌아다니고

이 과정을 반복합니다.

그러면 노봇을 작동시킬 때
어떤 일이 생기는지 보시죠.

노를 저을 때요.

동영상 몇 개가 있는데요.

첫번째 영상입니다.
잘 보였으면 좋겠는데요.

입이 열립니다.

앞쪽 입과 바닥쪽 입이 열립니다.

활짝 열어 둔 채 있다가

노를 저어 앞으로 나갑니다.

물을 헤치며 나아가죠.

그래서 폐기물이 나갈 때
음식이 들어옵니다.

일단 충분히 움직였으면
멈춰서 입을 닫아요.

천천히 입을 닫죠.

그 다음 거기 멈춰서

음식을 소화시킵니다.

물론 이런 미생물 연료 전지는
미생물을 갖고 있습니다.

그런데 미생물로부터 가능한 한 빨리
많은 에너지를 얻을 필요가 있죠.

하지만 강요할 수는 없습니다.

미생물이 초당 생산하는
에너지는 아주 적은 양입니다.

밀리와트나 마이크로와트 단위죠.

그 점을 생각해볼까요.

예를 들어, 요즘 여러분이
사용하는 휴대전화는

한 번 사용에 1와트 정도 소모합니다.

미생물 연료전지에 비하면
천 배 혹은 백만 배의 에너지를

사용하고 있는 것이죠.

이 문제에 어떻게 대처할까요?

글쎄요, 노봇이 소화를 끝냈을 때

그것이 음식을 섭취할 때

거기에 멈춰서 그 음식을
모두 소비할 때까지 기다리죠.

몇 시간, 몇 일이 걸릴 수 있습니다.

노봇이 활동하는 기본적인
주기는 이와 같습니다.

입을 엽니다.

움직여요.

입을 닫습니다.

잠시 멈춰 기다립니다.

음식을 일단 소화시키면

똑같은 일을 반복하면서 다시
돌아다닐 수 있습니다.

진짜 유기체 같지 않나요? 그렇죠?

우리 행동과 비슷합니다.

우리도 토요일 밤에 외출해서 입을 열고

배를 채우고

TV 앞에 앉아 소화시킵니다.

그리고 같은 일을 반복하잖아요.

이 주기 중에 운이 좋다면

주기의 마지막에 우리는 뭔가
다른 일을 할 충분한

에너지를 남기게 돕니다.

예를 들어 메시지를 보낼 수 있어요.

이런 메시지를 보낼 수 있는 거죠.

"이 정도가 최근에
내가 먹은 오염물질이야."

혹은 "내가 우연히 발견한거야."

혹은 " 나 여깄어."

"나 여깄어"라고 말하는
메시지를 보낼 능력은

정말 정말 중요하죠.

이전의 기름 유출에 관해 생각해 본다면

혹은 엄청난 녹조가 발생있다고 치면

정말 하고 싶은 일은
노봇을 거기 두고

그 오염물질을 모두
먹어치우게 하는 겁니다.

그러고 나면 노봇을 회수해야죠.

왜일까요?

왜냐면 여기있는 이 노봇들은

모터와 전선을 가지고 있고

생물 분해성이 아닌 부품으로
되어 있기 때문입니다.

현재의 노봇은 유독성
배터리 같은 것을 갖고 있어요.

그것들을 자연에 방치할 수는 없죠.

따라서 위치 추적이 필요하고

로봇들이 임무를 마치면
그것들을 회수해야 합니다.

그 때문에 사용할 수 있는
노봇의 수를 제한합니다.

반대로 생각해보면

생물학적 유기체와 비슷한 로봇이 있다면

수명을 다 했을 때

죽고, 부패되어 사라질 것입니다.

그렇다면 이 로봇들을 이렇게
플라스틱으로 만드는 대신에

다른 재료로 만들어서

그대로 방치해도 자연히 부패되어
없어진다면 좋지 않을까요?

그러면 우리가 로봇을 사용하는
방식을 바꿀 수 있습니다.

열 개 혹은 백 개를 만들어
자연 환경에 풀어 놓고

그것들을 추적하다가

그들이 작동을 멈췄을 때
다시 회수할 것이 아니라

천 개, 백만 개, 혹은 십억 개의
로봇을 자연에 풀어 놓는 겁니다.

그냥 퍼뜨려 놓는 거예요.

그것들이 생을 다하면 부패되어
사라질 거라는 걸 알고 있으니까요.

걱정할 필요가 없습니다.

이것은 우리의 로봇에 관한
생각을 바꾸어 버립니다.

우리가 그들을 배치하는 방식도요.

그러면 그게 가능할까요?

네. 우리는 가능함을 증명했습니다.

자연 분해되는 로봇을 만들 수 있어요.

정말 흥미로운 것은
가정에 있는 재료들로

자연 분해 로봇을
만들 수 있다는 겁니다.

이제 보여드리죠.
깜짝 놀라실 거예요.

젤리로 로봇을 만들 수 있습니다.

지금 사용하는 모터 대신에

인공 근육이라는 것을 만들 수 있어요.

인공 근육은 똑똑한 재료입니다.

전기를 가하면

그것들은 수축하거나
구부러지거나 뒤틀립니다.

진짜 근육과 비슷하죠.

그러니 모터를 쓰는 대신
인공근육을 쓸 수 있습니다.

그리고 젤리로 인공근육을
만들 수 있습니다.

젤리와 소금을 조금 가져와서

약간의 속임수를 쓰면

인공 근육을 만들 수 있습니다.

우리는 미생물 연료 전지의 위를
다른 재료로 만드는 것도 증명했습니다.

바로 종이로 말이죠.

그러니 자연 분해되는 재료들로
로봇 전체를 만들 수 있는 거예요.

그저 로봇을 밖에 던져 놓으면
부패되어 없어질 겁니다.

이건 정말 정말 흥미롭습니다.

이건 로봇에 대한 우리의 관점을
완전히 바꾸어 놓을 뿐만 아니라

이 로봇들로 할 수 있는 일에 대해
창의력을 발휘하도록 도와줍니다.

그 예를 하나 말씀드릴게요.

로봇을 만들기 위해 젤리를
사용할 수 있다면 말이죠.

젤리는 먹을 수 있잖아요. 그렇죠?

그러면, 이런 걸 만들면 어떨까요?

로봇 곰 젤리 말이죠.

여기 미리 준비해 둔 것이 있는데요.

여기 있어요. 봉투째 가져 왔어요.

레몬 맛도 있고요.

이 곰젤리를 집어 들고..
진짜 로봇은 아니에요.

그렇다고 치죠.

이걸 가지고 할 일은
입 안에 넣는 거예요.

레몬맛이 훌륭하군요.

너무 많이 씹지 않도록 하세요.
로봇이라 싫어할 수도 있어요.

그런 다음 삼켜요.

그러면 위로 내려 가죠.

위 안에 들어가면 그것은 움직이고
생각하고 뒤틀고 구부리기도 하죠.

뭔가를 합니다.

저멀리 장까지 내려갈 수도 있습니다.

궤양이나 암이 있는지
알아낼 수도 있고요.

주사 같은 것을 놓을 수도 있죠.

아시다시피, 일단 임무를 마치면

그것은 위에서 소화되거나

그걸 원치 않으면

여러분 몸을 나와서 곧바로
변기로 나갈 수도 있습니다.

그리고는 자연환경 속에서
안전하게 부패되는 거죠.

다시 말하지만, 이건 로봇에 대한
우리의 생각을 바꿔 놓는 거예요.

오염을 먹는 로봇을
살펴보는 것으로 시작해서

우리가 먹을 수 있는
로봇을 살펴 봤어요.

이 기회로 여러분이 아이디어를 얻어서

미래의 로봇으로 할 수 있는
일들을 생각해보면 좋겠습니다.

경청해주셔서 정말 감사합니다.

(환호)