독일 막스플랑크 연구소는 두꺼운 피부에도 불구하고 정밀한 촉각을 가능하게 하는 코끼리 털의 구조적 특징 규명
- 독일 막스플랑크 지능형시스템연구소(Max Planck Institute for Intelligent Systems, MPI-IS) Haptic Intelligence 부서가 주도한 연구는 코끼리의 뛰어난 촉각 능력이 코를 덮고 있는 약 1,000개의 수염에 기인함을 밝혀냄
- 코끼리는 두꺼운 피부와 상대적으로 약한 시력을 가지고 있음에도 불구하고, 매우 섬세한 물체 조작 능력을 보임
연구진은 코끼리와 고양이의 수염을 나노미터 수준까지 분석하여 기하학적 형태, 다공성 구조, 물질 강성을 측정
- 마이크로 CT 분석 결과, 코끼리 수염은 두껍고 납작한 단면을 가지며, 속이 빈 기저부와 내부 채널을 포함한 다공성 구조를 지님
- 이러한 구조는 질량을 줄이고 충격 저항성을 높이는 역할을 함
- 나노인덴테이션 실험을 통해 수염 기저부는 플라스틱과 유사한 높은 강성을, 말단부는 고무처럼 부드럽고 복원력이 높은 특성을 보이는 ‘강성 기울기(functional gradient)’를 갖는 것으로 나타남
- 연구진은 3D 프린터로 강성 기울기를 모사한 확대 수염 모형을 제작하여 접촉 위치에 따라 감각이 달라지는 현상을 직접 확인
- 이어 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 기하학·다공성·강성 기울기가 접촉 위치 인식에 미치는 영향을 분석한 결과, 단단한 기저부에서 부드러운 말단부로의 전환이 접촉 위치를 쉽게 감지하도록 돕는 것으로 나타남
이번 발견은 코끼리 수염의 강성 기울기에서 착안한 생체모방 로봇 센서 기술 개발 가능성을 제시
- 본 연구는 공학, 재료과학, 신경과학 등 다양한 분야 연구진의 협력을 통해 3년에 걸쳐 수행됨
- 코끼리 수염과 유사한 강성 기울기를 인공적으로 구현할 경우, 지능적인 물질 설계를 통해 복잡한 연산에 크게 의존하지 않고도 정밀한 촉각 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대됨
- 본 연구는 수염의 물질 특성과 신경 계산 간의 관계를 이해하는 데 기여하며, 관련 분야의 추가 연구 가능성을 열어줌
