서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 기계공학부 조규진 교수팀이 미국 보스턴 컨벤션센터에서 열린 ‘2024 Form & Function Robotics Challenge’에서 1위를 차지하였다고 밝혔다.

매스로보틱스가 주최한 이번 챌린지는 5월 1일부터 2일까지 이틀간 열렸으며, 조규진 교수팀은 우주에서의 건설 자동화를 위한 트랜스포밍 3D 프린팅 로봇 기술 제시로 MIT, 하버드, 터프스 등 보스턴 명문 대학과 코넬, 스탠퍼드 등을 모두 제치고 1위를 차지했다.

조규진 교수팀은 부채 접기처럼 지그재그 모양으로 겹겹이 접힌 구조가 줄자처럼 감기는 Fold-and-Roll 이중 압축 방법으로 보관될 수 있는 구조를 개발했다. 해당 구조는 수납 시 이중 압축 방법을 통해 높은 압축률로 작은 부피에 수납될 수 있으며, 전개 시에는 종이접기의 원리를 활용해 지그재그 형태의 주름 구조로 펼쳐짐으로서 단단하게 변화될 수 있다.

이 구조는 모터 1개만을 이용해 전개 및 수납 작동이 가능하다.

조규진 교수팀은 Fold-and-Roll 방식으로 보관될 수 있는 구조들을 이용해 트랜스포밍 프레임을 구성했으며, 이 프레임과 기존 3D 프린팅 장치를 융합해 트랜스포밍 3D 프린팅 장치를 구현했다. 제작된 트랜스포밍 3D 프린팅 장치는 수납 시 밑변 0.8m, 높이 0.75m의 삼각 기둥 모양에서 최대 밑변 3.4m, 높이 3.6m의 삼각뿔 형태로 전개될 수 있다.

해당 장치는 1.2mm 크기의 노즐이 장착됐으며, 일반적인 3D 프린팅 소재인 PLA 소재를 사용해 사람보다 큰 구조물의 출력이 가능하다. 이번 대회에서는 대회장 콘크리트 바닥에 2000층의 레이어로 구성된 1.2m의 구조물 프린팅을 시연했다.

이 3D 프린팅 장치가 모바일 로봇과 접목될 시 로봇은 스스로 지정 장소로 이동해 대형 프레임을 전개하고 목표 구조물을 출력한 뒤 프레임을 접고 다음 작업을 수행하기 위해 이동할 수 있는 건축 자동화 로봇으로의 발전 가능성이 있다. 이러한 기술은 향후 사람이 접근하기 어려운 달 기지 건설 작업에 유용하게 활용될 수 있다.

또한 이 기술은 충분한 강성 및 강도가 필요한 대형 구조물의 휴대성을 높일 수 있는 기술로, 우주환경 이외에도 대형 구조물이 필요한 건설현장이나 재난현장 등 각종 분야에 활용 가능할 것으로 기대된다.

한편 본 연구를 공동 수행한 인간중심소프트로봇기술연구센터(센터장 조규진 교수)는 2016년부터 기계공학, 전산공학, 의학, 의류학, 운동역할을 포함한 다양한 학문분야의 융합연구를 통해 인간의 운동 능력 증진을 위한 다양한 착용형 소프트 로봇을 개발하고 있다.