고무처럼 유연하지만 자동차 무게 견디는 ‘인공 근육’ 개발

국내 연구진이 고무처럼 유연하지만 자동차 무게까지 견디는 인공 근육을 개발해 주목된다. 

자성 복합 인공 근육 및 소재 모 식 도. 울산 과 기원 

한국 연구 재단 울산 과학 기술 원(UNI ST) 정 훈 의 교수 연구팀이 기존 형상 기억 고분자에 강자 성 입자를 결합해 강성 변화 율을 최대 2700배 확대한 새로운 자성 복합 인공 근육을 개발했다고 밝혔다.

사람 근육처럼 부드럽게 움직이는 소 프트 인공 근육은 로봇, 웨 어 러블 장치, 생체 의료기기 등 다양한 응용 분야에서 핵심적인 기술로 주목 받고 있다.

연구팀은 기존 가변 강성 소재인 형상 기억 고분자에, 자성을 띠면서도 강한 힘을 만들 수 있는 강자 성 입자를 결합해 하중 지지력과 신축성을 크게 높인 소 프트 자성 복합 인공 근육을 개발했다.

이는 특수 표면 처리한 강자 성 입자는 형상 기억 고분자와 물리적 얽힘을 형성해 복합 재의 기계적 물성을 향상 할 뿐만 아니라 외부 자기장에 대한 빠르고 효율적인 반응을 가능하게 한다.

인공 근육은 최대 2700배까지 강성을 변화 시킬 수 있으며 부드러운 상태에서는 8배 이상 늘어나고 딱딱한 상태에서 하중 지지 능력은 자기 무게 대비 최대 1000배의 인 장 응 력 과 3690배의 압축 응 력을 견딜 만큼 단단하다. 움직임을 제어하는 액 추 에이 터 로 써 의 작동 성능 측면에서도 에너지 효율 90.9% 등 우수한 성능을 보였다.

연구팀은 기존 소 프트 액 추 에이 터에서 발생하는 불필요한 진동을 줄이기 위해 하 이 드로 젤 층을 덧붙인 이중 층 구조로 제작, 빠른 작동 중에도 소 프트 인공 근육을 정밀하게 제어할 수 있도록 했다. 

 

UN IS T   기계공학과 정 훈 의 교수

정 훈 의 교수는 “기존 인공 근육의 한계를 극복한 우수한 기계적 특성과 구동 성능을 바탕으로 다양한 분야에서 혁신적인 응용이 가능할 것으로 기대된다”며 “다중 자극 방식인 레이저 가열과 자기장 제어를 통해 신장, 수축, 굽힘, 비틀림과 같은 기본적인 동작부터 물건을 집어 원하는 위치에 놓는 복잡한 동작까지 원격으로 구현할 수 있다”고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국 연구 재단이 추진하는 중견 연구 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘네 이 처 커 뮤니케 이 션스’ 온라인에 지난달 10일 게재됐다.