제비꽃 비밀로 만드는 차세대 로봇

2026‑06‑19에 과학기술정보통신부(부총리 겸 과기정통부 장관 배경훈)는 “제비꽃 열매 꼬투리의 번식 메커니즘 규명 및 이를 기반으로 한 차세대 유연 로봇 개발 가능성”을 주제로 발표했습니다. 이번 발표는 서울대학교 생명과학부 현유봉 교수·기계공학부 김호영 교수와 대구경북과학기술원(DGIST) 로봇·기계전자공학과 정소현 교수 공동 연구팀이 수행했으며, 과기정통부 개인기초연구(리더연구 및 핵심·신진연구)와 선도연구센터(SRC) 사업의 지원을 받아 진행되었습니다.

연구 배경 및 목표

제비꽃(바이올라)은 우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 초본식물입니다. 그러나 대부분의 식물이 열매가 터지면서 씨앗을 한 번에 폭발적으로 방출하는 것과 달리, 제비꽃은 열매 꼬투리가 마르면서 안쪽으로 접히고, 그 접힘에 의해 발생하는 힘으로 씨앗을 순차적으로 튕겨내는 독특한 번식 전략을 가지고 있습니다. 연구팀은 이 자연 현상의 물리·기하학적 원리를 규명함으로써, 복잡한 기계 장치 없이도 힘을 정밀하게 제어할 수 있는 새로운 설계 원리를 도출하고자 했습니다.

연구 내용 및 주요 결과

연구팀은 제비꽃 꼬투리의 미세 구조를 고해상도 CT와 3차원 모델링으로 분석하고, 마르는 과정에서 발생하는 응력 변화를 실험적으로 측정했습니다. 그 결과, 꼬투리 내부의 비대칭적인 격자 구조가 마르면서 점진적으로 수축하고, 특정 부위가 급격히 접히는 ‘핀칭(pinching)’ 현상이 연속적으로 발생한다는 것을 확인했습니다. 이러한 메커니즘은 “Viola seed pod architecture shapes sequential, force‑augmented pinching”이라는 논문 제목으로 2026‑06‑19(현지시간 6‑18‑목 14시, 미국 동부시간) 오전 3시에 세계적인 학술지 Science에 게재되었습니다. 논문은 제비꽃이 복잡한 외부 구동 장치 없이 자체적인 물리적 힘으로 씨앗을 효율적으로 방출한다는 점을 강조하며, 이를 인공 구조물에 적용할 경우 차세대 유연 로봇의 설계에 혁신을 가져올 수 있음을 제시했습니다.

기대 효과 및 활용 방안

1. 의료 분야 – 꼬투리의 순차적 핀칭 메커니즘을 모사한 초소형 로봇은 상처 봉합 시 조직을 부드럽게 잡아당기면서도 정확한 위치에 실을 배치할 수 있어 기존 봉합 장치보다 손상 위험이 적습니다. 또한 종양 절제 시 종양 조직을 단계적으로 포획·제거하는 로봇 팔 설계에 적용될 수 있습니다.
2. 산업용 소형 로봇 – 복잡한 전자 제어 없이 구조적 변형만으로 물체를 집거나 이동시키는 로봇은 저비용·고신뢰성을 갖추게 되며, 미세 조립, 환경 모니터링 등 다양한 분야에 활용 가능성이 큽니다.
3. 생체 모방 설계 – 자연에서 검증된 ‘힘 증폭(pinching)’ 구조를 기반으로 한 새로운 재료 설계 및 스마트 구조물 개발에 대한 학술적·산업적 관심이 확대될 전망입니다.

지원 및 수행 체계

확인할 점

1. 제비꽃 꼬투리의 기하학적 구조가 어떻게 순차적인 힘 증폭을 일으키는지 구체적인 메커니즘
2. 이번 연구 결과가 차세대 유연 로봇 설계에 실제 적용될 수 있는 구체적인 방법
3. 과학기술정보통신부가 지원한 개인기초연구·SRC 사업의 향후 연구 방향 및 기대 효과

자료 출처: 과학기술정보통신부
원문 URL: https://www.msit.go.kr/bbs/view.do?sCode=user&mPid=208&mId=307&bbsSeqNo=94&nttSeqNo=3187450

원문

• 과학기술정보통신부 보도자료