철창 통과하는 액체금속 로봇 '터미네이터' 개발

Dec 13, 2023

영화 터미네이터 2: 심판의 날(Terminator 2: Judgment Day)에서 아놀드 슈워제네거(Arnold Schwarzenegger)가 연기한 첫 번째 터미네이터의 임무는 매우 연성이 있어 자유자재로 움직일 수 있는 미래 킬러 로봇의 새로운 모델인 T-1000으로부터 사라와 존 코너를 보호하는 것입니다. 맞거나 총에 맞은 후에도 쉽게 모양을 회복합니다. 이제 중국과 미국 과학자들은 작은 T-1000과 유사한 것을 만들었습니다. 거의 실온에서 녹는 금속으로 만들어진 이 발명품은 제작자의 의지에 따라 고체에서 액체로 바뀔 수 있습니다. 실험에서 로봇은 막대를 통과하여 우리에서 탈출할 수 있었습니다. 로봇은 녹았다가 반대쪽에서 다시 굳어졌습니다. 위장에 있는 이물질을 제거하고 LED 회로를 납땜할 수 있게 되었습니다.

제임스 카메론(James Cameron) 영화에 나오는 T-1000은 사악한 회사 스카이넷(Skynet)이 액체 금속의 "모방 다합금"을 사용하여 제조한 프로토타입이었습니다. 이번 주 과학 저널 Matter에 발표된 새로운 로봇은 순수할 때 85.6°F(29.8°C)에서 녹는 갈륨이라는 금속 매트릭스로 만들어졌습니다. 즉, 손에서 녹습니다. 갈륨 외에도 로봇에는 자기장에 대한 반응을 증폭시키기 위해 세 가지 다른 원소(네오디뮴, 철, 붕소)의 합금이 포함되어 있습니다.

로봇은 자기활성 상전이 물질(MPTM)로 알려진 물질로 구성됩니다. 특정 강도의 자기장은 갈륨 내부에 전류를 유도하여 열을 발생시키고 이를 고체에서 액체로 전환시킵니다. 이러한 자기장은 임계값에 도달하지 않고도 로봇이 높이의 20배를 점프하고 분당 1,500회전하며 초당 1미터의 속도로 움직일 수 있습니다. 영화 속 T-1000만큼 크지는 않을지 모르지만(높이가 겨우 1cm에 불과합니다), 상당한 에너지 묶음입니다.

연구원들이 공유한 비디오 중 하나(위 참조)에서는 폭이 약 5mm, 높이가 1cm인 LEGO 미니피규어 형태의 MPTM 로봇이 액체 속 막대를 통과하여 작은 우리에서 탈출하는 모습을 볼 수 있습니다. 상태가 해제되면 다시 굳어집니다. Carnegie Mellon University의 기계 공학 교수인 Carmel Majidi는 "자기장을 사용하여 액체를 녹여 인클로저에서 제거합니다."라고 설명합니다. 갈륨이 86°F(30°C)에 도달하면 녹는 것과 마찬가지로 해당 표시 아래에서 응고되고 일단 막대를 통과하면 다시 단단한 금속으로 돌아갑니다. 손에 녹는다는 사실이 다른 금속만큼 단단할 수 없다는 의미는 아닙니다.

과학자들은 그들의 창조물을 테스트하기 위해 몇 가지 실험을 고안했습니다. 하나는 이를 모서리에 닿을 수 있는 나사로 바꾸어 액체 형태로 구멍에 들어간 다음 단단해져서 밀봉하는 것입니다. 또 다른 예로 MPTM 로봇은 로봇 자체의 일부를 납땜으로 사용하여 LED 회로에서 용접공 역할을 합니다. 갈륨은 땜납과 전도성 물질로 모두 작용하며 다른 금속과 마찬가지로 전기 전도성이 높아 회로 연결에 매우 효과적입니다. 그런데 상온에서 녹는다면, 작동하는 동안 회로가 뜨거워지면 어떻게 될까요?

마지디는 국가 변화의 문제를 인정합니다. "낮은 녹는점으로 인해 갈륨은 부드러워지고 회로가 뜨거워지면 녹을 수도 있습니다. 갈륨은 액체 상태에서도 전도성을 가지므로 성능에 영향을 미치지 않습니다. 그러나 누출이나 누출을 방지하려면 유출된 경우에는 고무나 기타 부드러운 단열재로 밀봉해야 합니다."라고 그는 말합니다. Carnegie Mellon의 Soft Machines Lab 소장인 Majidi의 전문 분야는 결정에서 액체 금속에 이르는 연질 재료입니다. 그는 MPTM 용융 전망에 크게 관심을 두지 않습니다. "내 연구의 대부분은 액체 금속 회로에 중점을 둡니다. 회로 작동 중에 전도성 물질이 액체 상태로 남아 있기 때문입니다. 금속이 적절하게 밀봉되고 절연되어 있는 한 누출은 일반적으로 우려할 만한 원인이 아닙니다."라고 그는 설명합니다.

MPTM의 창시자들은 이것이 중요한 의료 응용을 가질 수 있다고 생각합니다. 물로 채워진 인간 위 모델을 사용하여 그들은 의학에서 매우 일반적인 두 가지 문제를 해결했습니다. 하나는 제거가 필요한 이물질로 로봇을 유도하는 것입니다. 그 옆에 자석이 로봇을 녹인 다음 물체를 감싸기 시작했습니다. 그런 다음 식힌 후 자석을 사용하여 빠르게 추출했습니다. 다른 하나에서는 MPTM에 포장된 약물 투여를 테스트했습니다. 필요한 곳에 도달하면 녹아서 약물이 방출됩니다.