DIY 아두이노 바퀴벌레 제어 시스템 – 3만 원 미만으로 제작하기

부품 및 소모품

아두이노 마이크로 (Arduino Micro)	1개
아두이노 MKR1000	1개

프로젝트 소개

몇 년 전, 백야드 브레인스(Backyard Brains)의 스마트폰 제어 바퀴벌레를 보고 큰 충격을 받았습니다. 어머니께 구매를 부탁드렸지만, 바퀴벌레라는 말에 거절당했죠. 이후 아두이노 프로젝트를 시작하면서 다시 그 실험이 떠올랐고, 어머니를 설득해 마다가스카르 왕귀뚜라미(Madagascar Hissing Cockroach) 몇 마리를 구입했습니다. 도착한 후 코딩, 테스트, 재코딩, 재테스트를 반복하며 마침내 바퀴벌레의 행동을 일시적으로 제어하는 방법을 찾아냈습니다. 아래 영상에서 확인하실 수 있습니다.

중요 안내: 이는 장난감이 아닌 신경과학 교육을 위한 과학 실험입니다. 인공와우 이식술(32만 4천 명 이상의 청력 회복)과 유사한 원리입니다. 바퀴벌레는 잃어버린 더듬이와 다리를 재생할 수 있습니다. 실험에 사용된 바퀴벌레는 '수술' 중 완전히 마취되었으며, 모든 과정은 가역적이고 실험 종료 후 원상 복구되었습니다. 순간접착제(시아노아크릴레이트)를 사용했으나, 베트남 전쟁 당시 사람 상처 봉합에 쓰인 유사 화학 물질이므로 인체에 무해합니다.

1단계: 작동 원리

곤충의 더듬이는 내비게이션에 직접 관여합니다. 아두이노에서 가변 주파수(신경 신호 모방)로 더듬이를 자극하면, 바퀴벌레는 실제 벽이 없는데도 앞에 벽이 있다고 착각해 방향을 틀게 됩니다. 다만 시간이 지나면 바퀴벌레가 자극을 무시하고 배낭을 멘 채로 걷기 시작합니다.

2단계: 준비물

전자 부품:

• 아두이노 마이크로 또는 MKR 1000 - 약 $20
• 12V A23 배터리 또는 코인 셀(MKR 1000용) - $2
• A23 배터리 홀더 또는 코인 셀 홀더(또는 직접 제작용 알루미늄)
• 핀 커넥터
• 얇은 전선(연선에서 추출) - $1
• 순간접착제(시아노아크릴레이트) - $2.48
• 무독성 접착제(선택) - $0.90
• 사포
• 작은 와셔

바퀴벌레 사육 용품:

마다가스카르 왕귀뚜라미(⚠ 구매 전 국가/주 규정 확인 필수 ⚠) 대형 어항, 소형 어항 바나나, 사과, 강아지 사료(매일 젖은 키친타월과 함께 급여) 달걀 판(은신처용), 잘게 자른 종이(바닥재), 열선 매트

⚠ 주의사항: 국가/주별 바퀴벌레 반입 규정을 반드시 확인하세요. 사육장 뚜껑은 항상 닫아두고 위쪽에 두꺼운 바셀린 층을 발라 탈출을 방지하세요. 바퀴벌레를 사육장 밖에서 방치하지 마시고, 절대 자연에 방생하지 마세요.

공구:

• 납땜 인두, 직핀, 글루건, 가위, 커터칼, 라이터/성냥(전선 탈착 시 순간접착제 제거용)

3단계: 배낭(백팩) 제작

1. 알루미늄 판을 3인치 × 2인치 '+' 모양으로 자릅니다.
2. 가장자리를 위로 구부립니다(사진 참조). 부러지면 알루미늄 결 반대 방향으로 잘라보세요.
3. 한쪽 끝에 전기테이프를 감습니다.
4. 끝부분 중앙 쪽에 작은 구멍을 뚫고 전선을 통과시킵니다.
5. 양쪽 끝을 각각 작은 와셔에 납땜합니다.
6. 핀 커넥터를 전선에 납땜하고 납땜 부위에 전기테이프를 감습니다.
7. 큰 핀 커넥터를 배낭 옆면에 글루건으로 고정합니다.
8. 연선에서 약 2.5cm 전선을 잘라 각 핀에 납땜합니다.
9. 테스트: A23 배터리를 홀더에 넣고 핀 커넥터를 아두이노 마이크로의 VIN과 GND에 꽂아 LED가 켜지면 성공입니다. 안 켜지면 배터리 팩을 구부려 배터리와 접촉시키세요.

4단계: 더듬이 시술

1. 바퀴벌레를 얼음물에 약 2분간 넣어 마취시킵니다(자극에 반응하지 않을 때까지).
2. 키친타월 위에 놓고 가슴 등판(thorax)을 사포로 가볍게 문지릅니다(손톱/머리카락 같은 무신경 물질).
3. 무독성 접착제로 배낭을 문지른 부위에 붙입니다.
4. 더듬이를 2~3cm 길이로 자릅니다.
5. 전선을 잘린 더듬이 속(속이 비어 있음)에 약 0.25cm 넣고 순간접착제를 발라 0.25cm 더 밀어 넣습니다. 양쪽 더듬이 모두 동일하게 진행합니다.
6. 바퀴벌레가 여전히 마취 상태인지 확인하고, 아니면 다시 얼음물에 넣습니다.
7. 직핀으로 가슴 옆면에 작은 구멍을 냅니다.
8. 그라운드 전선을 구멍에 0.25cm 넣고 순간접착제를 발라 0.25cm 더 고정합니다.
9. 전선이 다리에 걸리지 않게 주의하세요(다리가 전선을 뽑을 수 있습니다).
10. 별도 사육장에서 하룻밤 회복시킵니다. 여러 번 반복하면 익숙해집니다. 작업대 정리와 얼음물 처리로 어머니를 안심시키세요.

5단계: 코드

코드는 간단하고 수정하기 쉽습니다. tone() 함수 사용 후 반드시 noTone(핀번호)를 호출하세요. 아두이노는 밀리초 단위이므로 1초 = 1000ms입니다. 다른 더듬이를 자극하려면 핀 11을 12로 변경하세요.

void setup() {
}
void loop() {
  tone(11, random(1,100), random(1,1000)); // 한 방향으로 회전 유도
  noTone(11);
}

6단계: 테스트하기

1. 코드를 아두이노에 업로드합니다.
2. 배낭을 멘 바퀴벌레를 사육장에서 꺼내 A23 배터리를 장착하고 핀 커넥터를 아두이노에 연결합니다.
3. 바퀴벌레가 방향을 트는 것을 관찰하세요.

접지 확인: 테스터를 저항(옴) 모드로 설정하고 더듬이 전선과 그라운드 전선에 프로브를 대세요. 1옴 이상이면 정상, 1옴 미만이면 두 전선이 닿은 것, "OL(Out of Range)"이면 접지 불량으로 그라운드 시술을 다시 해야 합니다.

실험 종료 후 배낭을 조심스럽게 제거하고 전선을 잘라주세요. 조명이 균일한 방에서 테스트하세요(바퀴벌레는 어두운 곳으로 향하는 습성이 있습니다).

집에서 살아있는 바퀴벌레를 돌봐주신 어머니와 프로젝트를 도와주신 아버지께 감사드립니다. 읽어주셔서 감사합니다!