UNIST 김 지 윤 교수 팀, 기존 재료 한계 뛰어넘는 기계적 메 타 물질 개발
울산 과학 기술 원(UNIST) 신 소재 공학과 김 지 윤(사진) 교수 팀은 기존 재료의 한계를 뛰어넘어 실시간으로 물질의 모양과 특성을 조절할 수 있는 메 타 물질을 세계 최초로 개발했다. 설계된 모양과 특성을 바꿀 수 없거나 제한적으로만 변화 가능했던 기존 메 타 물질과는 달리 실시간으로 적재적소에 사용할 수 있다.
메 타 물질은 자연에 있는 일반적인 물질과는 달리 특별한 물리적 특성을 가지도록 설계된 인공 물질을 말한다. 젤리와 같은 일반적인 물질은 세로 방향으로 누르면 가로가 늘어나지만 메 타 물질은 세로 방향으로 눌러도 가로 방향이 줄어들 수 있다. 이런 특성은 건축, 항공, 로봇 등 다양한 분야에서 혁신적 응용이 가능하다.
연구팀은 융합된 합금을 통해 디지털 패턴의 정보(0=액체, 1=고체)를 표현하고 실시간으로 디지털 패턴 명령어를 입력할 수 있도록 설계했다. 입력된 디지털 패턴을 통해 메 타 물질의 모양, 강도, 변형 비율 등 다양한 성질을 실시간으로 조절 가능하다.
최 준 규 석 ·박 통합 과정 연구원은 “개발된 메 타 물질은 추가적인 하드웨어 없이 원하는 특성을 몇 분 안에 구현하는 게 가능하다”며 “앞으로 적응 형 로봇 개발 등 첨단 적응 형 소재 구현에 새로운 가능성을 제시할 것”이라고 설명했다.
또한 연구팀은 메 타 물질을 원하는 장소와 시간에 힘을 전달 할 수 있는 ‘힘 전달 재료로 활용했다. 메 타 물질에 입력된 명령어에 따라 한쪽 면에 힘을 줬다. 주어진 힘이 전달되는 길을 디지털 명령어로 입력하면, 반대편 인접한 LED 스위치를 선택적으로 작동 시킬 수 있음을 확인했다.
김 지 윤 교수는 “디지털 정보를 물리적 정보로 실시간 변환할 수 있는 이 메 타 물질은 기존 다양한 디지털 기술과 기기 뿐만 아니라 딥 러닝과 같은 인공지능 기술과도 원활한 호환이 가능하다”며 “스스로 학습하고 주변 환경에 적응할 수 있는 혁신적인 신소재의 첫걸음이 될 것”이라고 전했다.
