"넘어질 듯 안 넘어져" 공 하나로 360도 전방위 주행…‘원볼 바이크’ 등장

[디지털투데이 홍진주 기자] 로봇과 특이한 형태의 탈것을 직접 제작하는 엔지니어이자 유튜버 제임스 브루튼(James Bruton)이 1개의 공 위에서 균형을 잡고 360도로 이동할 수 있는 '원볼(One-Ball) 바이크'를 공개했다. 이전에도 구형 타이어를 활용한 2볼 머신을 선보였던 그는 이번에는 단 하나의 거대한 볼 위에 올라타는 훨씬 더 도전적인 구조에 나섰다. 관련 내용을 25일(현지시간) 온라인 매체 기가진이 보도했다.

2개의 볼을 사용하는 기존 설계에서는 좌우 볼을 서로 반대로 회전시켜 선회할 수 있었지만, 1볼 구조에서는 같은 방식을 적용할 수 없다. 특히 조향이 가장 큰 난제로 떠올랐다. 일반적인 구체 균형 로봇은 옴니휠의 면이 지면을 향하는 구조가 많지만, 이 경우 고속 주행 시 작은 롤러 간 간섭과 과부하 문제가 발생하기 쉽다. 브루튼은 이러한 한계를 극복하기 위해 휠의 방향과 구성을 전면 재검토했다.

그는 시판 옴니휠 대신 소형 롤러에 베어링을 삽입한 자체 제작 휠을 설계했다. 각 대구경 휠에는 2열로 배치된 18개의 롤러가 들어가며, 롤러 하나당 양쪽에 베어링을 적용해 총 3개 휠 기준 216개의 베어링이 사용됐다. 롤러 타이어는 TPU로 3D 프린팅했고, 내부 심재는 알루미늄으로 제작했다. 타이어와 심재는 맞물리는 프로파일 구조로 설계해 고속 회전 시에도 미끄러지지 않도록 했다. 하중이 집중되는 부분은 금속으로, 위치 고정과 보조 기능은 3D 프린팅 부품으로 구성한 하이브리드 설계를 통해 비용과 강성을 동시에 고려했다.

초기 탑승 테스트에서 기체는 예상보다 안정적으로 체중을 지탱했고 전후좌우 이동도 가능했다. 이후 체육관에서 진행된 시험 주행에서는 홀센서식 트위스트 그립을 추가해 앞뒤와 좌우의 목표 각도를 설정할 수 있도록 개선했다. 전진 중 측면 설정값을 조정해 기체를 기울이며 회전하는 방식으로, 일반 바이크처럼 '뱅크'를 주는 감각이 중요하다는 설명이다. 브루튼은 "속도가 상당히 빠르지만 최고 속도 한계에 도달했다는 느낌이 없어 오히려 공포감이 크다"고 전했다.

그러나 문제도 드러났다. 주행 도중 갑자기 기체가 멈추며 넘어지는 현상이 발생한 것이다. 볼의 요(yaw) 방향이 지나치게 쉽게 돌아가 모터가 충분한 견인력을 확보하지 못하는 점도 한계로 지적됐다. 그는 임시로 목재와 폼을 덧붙여 '조타면'을 추가하고 풍압으로 방향 안정성을 확보하는 실험도 진행했다. 가벼운 기체 덕분에 작은 힘으로도 효과가 나타났지만, 완전한 해결책은 아니었다.

브루튼은 특히 대형 플라스틱 공과의 마찰로 발생하는 정전기가 시스템에 영향을 미쳤을 가능성을 의심하고 있다. 실제로 차폐를 위해 케이스 내부에 전도성 스프레이를 도포했지만, 간헐적 정지 현상은 완전히 사라지지 않았다.

이번 원볼 바이크는 아직 완성 단계는 아니지만, 공 하나 위에서 사람을 태우고 360도로 움직이는 탈것을 구현했다는 점에서 주목할만하다고 기가진은 평가했다.