저는 거의 매일 토스트에 꿀을 얹어 먹는 사람으로서, 지난 몇 년 동안 전 세계 꿀벌 개체 수가 급격히 감소했다는 이야기에 상당한 관심을 갖고 있었습니다.

벌은 꿀을 생산할 뿐만 아니라, 물론 자연의 위대한 수분 매개자입니다. 주변에 있는 유일한 수분 매개자는 아니지만, 제가 아는 한 꿀을 생산하는 유일한 수분 매개자입니다.

그래서 저는 다양한 학술 기관과 회사에서 잠재적으로 자연적인 수분매개자의 역할을 할 수 있는 작은 비행 로봇이나 드론을 개발하고 있는 것을 고려하여 이 주제를 조금 탐구해 보려고 생각했습니다.

작은 곤충과 같은 로봇이 우리를 구할 수 있을까?

세계는 곤충 또는 벌과 같은 로봇의 개발과 함께 생물학과 로봇공학의 흥미로운 교차점을 목격하고 있습니다. 이 작은 경이로움은 벌 개체수의 세계적 감소를 포함한 긴급한 환경 및 농업 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다.

전 세계에서 가장 발전된 로봇 곤충 프로젝트와 자연에서 수분매개자의 중요한 역할, 꿀 생산의 현황, 그리고 이러한 기술적 솔루션이 미래에 희망을 가져다주는지에 대해 알아보겠습니다.

꿀벌 개체수 감소

꿀벌은 필수적인 수분 매개자로, 세계 농업과 생태계에 크게 기여하고 있습니다. 그러나 서식지 감소, 살충제 사용, 기후 변화, 군집 붕괴 장애(CCD)와 같은 질병 등의 요인으로 인해 꿀벌 개체 수가 놀라울 정도로 감소하고 있습니다.

CCD(또는 그에 비슷한 현상)는 사실 수 세기 동안 계속 보고되었다고 합니다. 그래서 항상 일어났던 일일지 몰라도, 이제는 지구 온난화 등을 둘러싼 다른 많은 환경 문제와 동시에 나타난 것일 수도 있습니다.

숫자

• 미국 : Bee Informed Partnership에 따르면, 2020년부터 2021년 사이에 미국 양봉가들은 약 45%의 벌집이 손실되었다고 보고했습니다.
• 유럽 : EU 내에서 꿀벌 개체 수 감소는 10~30%에 이르며, 남부 유럽과 같은 특정 지역에서는 감소 폭이 더 심합니다.
• 아시아 : 문서화된 내용은 적지만, 일부 보고서에 따르면 급속한 도시화와 살충제 사용으로 인해 수분매개자 개체수에 대한 위협이 증가하고 있다고 합니다.

이러한 감소는 식량 안보에 심각한 영향을 미치는데, 전 세계 식량 작물의 75% 이상이 수분에 의존하기 때문입니다.

자연 속 수분매개자의 역할

꿀벌, 나비, 딱정벌레, 특정 새를 포함한 수분매개자는 한 꽃에서 다른 꽃으로 꽃가루를 옮겨 수정과 과일 생산을 가능하게 하는 데 필수적입니다.

주요 수분매개자

• 꿀벌 : 가장 효과적인 수분매개자로, 특히 꿀벌과 땅벌이 그렇습니다.
• 나비와 나방 : 특정 식물 종, 특히 밤에 꽃이 피는 식물 종에 중요합니다.
• 딱정벌레 : "엉터리와 흙" 수분매개자로 알려져 있으며, 음식을 얻기 위해 꽃을 찾아가 수분을 돕습니다.

수분매개자는 매년 전 세계 식량 생산에 약 2,350억 달러에서 5,770억 달러를 기여하는 것으로 추산되며, 이는 수분매개자의 경제적 중요성을 강조합니다.

꿀벌과 꿀: 세계 생산의 추세

수분 외에도 꿀벌은 귀중한 천연 자원인 꿀을 생산합니다. 꿀벌 개체 수가 감소함에 따라 꿀 생산에 대한 우려가 제기되었습니다.

세계 꿀 생산 추세

어려움에도 불구하고, 주요 꿀 생산국에서 양봉 관행이 개선되어 세계 꿀 생산은 비교적 안정적으로 유지되었습니다. 그러나 지역적인 감소가 분명합니다.

최고 꿀 생산국(2022년 데이터)

1. 중국 : 461,900톤
2. 터키 : 118,297
3. 이란 : 79,534
4. 인도 : 74,534
5. 아르헨티나 : 70,437
6. 러시아 : 67,014
7. 멕시코 : 64,320
8. 우크라이나 : 63,079
9. 브라질 : 60,966
10. 미국 : 56,849

출처:  유엔 식량 농업 기구

로봇 곤충: 선도 프로젝트 개요

1. 로보비(RoboBee) (하버드 대학교)

Wyss Institute에서 개발된 RoboBee는 자율 비행이 가능한 초소형 비행 로봇입니다. 벌의 날개 동작을 모방하고 정밀한 수분 및 환경 모니터링을 위해 설계되었습니다.

2. MIT의 민첩한 로봇 곤충

MIT의 빠르고 민첩한 로봇 곤충은 복잡한 환경을 탐색할 수 있으며 기계적 수분 및 수색 및 구조 임무에 잠재적으로 응용될 수 있습니다.

3. BionicBee(페스티벌)

Festo의 Bionic Learning Network의 일부인 BionicBee는 자연 벌에서 영감을 받은 에너지 효율성과 비행 역학에 중점을 둡니다. 수분 행동을 재현하는 것을 목표로 합니다.

4. 워싱턴 주립 대학교 미니 로봇

곤충을 모델로 한 이 작은 로봇은 지금까지 개발된 로봇 중 가장 가볍고 빠릅니다. 수분을 포함한 농업 응용 분야에서 테스트 중입니다.

5. Horizon Project의 로봇 꿀벌

EU Horizon 프로젝트는 농업 생산성과 환경 건강을 향상하기 위해 고급 AI와 센서를 갖춘 로봇 꿀벌을 연구하고 있습니다.

6. NASA의 JPL 로봇 곤충

교육적 접근의 일환으로, NASA의 제트 추진 연구소는 로봇 공학과 우주 탐사의 혁신을 촉진하는 로봇 곤충의 프로토타입을 개발했습니다.

7. 벌 추적 드론(TU Delft)

델프트 공과대학의 과학자들은 벌의 행동을 연구하고 잠재적으로 수분 활동에 도움을 줄 수 있는 벌을 모방하는 드론을 만들었습니다.

8. eMotion 버터플라이(Festo)

Festo의 또 다른 프로젝트는 일부 사람들이 이상하다고 생각할 수 있는데, Festo는 산업 자동화 회사입니다. eMotion 바이오닉 버터플라이는 Festo가 개발 중인 여러 로봇 곤충 중 하나일 뿐입니다.

9. BionicOpter 잠자리(페스토)

어떻게든 Festo라는 단어가 이 회사에 어울립니다. BionicOpter 로봇 곤충은 잠자리 모양이고 복잡한 비행 능력을 가지고 있습니다.

10. 로보플래퍼(Roboflapper) (캘리포니아 대학교 샌디에이고 캠퍼스)

담배매미 나방을 모델로 한 로보플래퍼는 아직 개발 중이며, 연구팀은 비행 메커니즘을 개발하기를 바라고 있습니다.

로봇이 꿀벌을 대체할 수 있을까?

현재 역량

이러한 로봇은 엄청난 가능성을 보여주지만 아직 실험 단계에 있습니다. 예를 들어 RoboBees는 정밀성을 보여주지만 효과적인 수분에 필요한 수십억 개의 단위로 확장할 수 있는 능력이 부족합니다.

재정적 타당성

수십억 개의 로봇 수분매개자를 개발하고 배치하는 데는 비용이 많이 듭니다. 경제적 실행 가능성은 생산 비용을 줄이고 에너지 효율성을 개선하는 기술 발전에 달려 있습니다.

환경 및 윤리적 문제

• 생태계 간섭 : 대규모로 로봇 수분매개자를 도입하면 자연 생태계가 파괴될 수 있습니다.
• 기술에 대한 의존도 : 로봇 솔루션으로 전환하면 천연 수분매개자를 보존하려는 노력이 줄어들 수 있습니다.

로봇 꿀벌과 수직 농장 - 인공 천국에서 만들어진 조합

작은 곤충과 같은 로봇은 로봇 공학의 매혹적인 분야를 대표하며, 잠재적으로 심각한 수분매개자 감소 문제에 대한 잠재적 해결책을 제공합니다.

그러나 기술적 한계, 확장성 문제, 잠재적 생태적 영향은 주의가 필요하다는 점을 강조합니다. 이러한 로봇이 특정 농업 응용 프로그램을 지원할 수 있지만, 자연 수분매개자 개체군을 보존하고 복원하는 것이 여전히 가장 지속 가능한 접근 방식입니다.

기술과 보존 노력을 통합하는 것은 세계 식량 시스템과 환경 건강을 확보하는 데 가장 좋은 길을 제공합니다.

대부분의 논의가 이러한 곤충 로봇을 자연 농장에서 외부에서 사용하는 것에 관한 것이지만, 더 실현 가능한 것은 이를 수직 농장에서 사용하는 것입니다. 수직 농장은 로봇 수분매개자를 위해 만들어진 인공 환경입니다.