국내 연구진이 적은 전력으로도 큰 힘을 낼 수 있는 인공근육 기술을 개발했다. 웨어러블 장치나 좁은 공간에서도 사용할 수 있는 기계 장치의 활용 분야를 넓힐 수 있을 것으로 기대를 모은다.
오일권 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 교수가 이끄는 연구진은 4일 자신의 무게보다 34배 큰 힘을 낼 수 있는 인공근육을 개발했다고 밝혔다.
인공근육은 사람의 근육을 모방해 기존 모터 방식보다 유연하고 자연스러운 움직임을 구현할 수 있다. 다양한 움직임이 가능한 소프트 로봇이나 의료기기, 웨어러블 장치에 주로 사용된다. 인공근육은 전류, 공기 압력, 온도 변화 같은 외부 자극에 반응하는 만큼 움직임을 얼마나 정교하게 제어할 수 있는지가 성능에 가장 큰 영향을 미친다.
상대적으로 부피가 작다는 점도 인공근육의 장점으로 꼽힌다. 모터를 사용하면 부피가 커 좁은 공간에서 사용하기 어렵지만, 인공근육은 유연하면서도 부피가 작아 공간 크기에 구애받지 않는다는 장점이 있다.
KAIST 연구진은 인공근육의 장점을 활용한 '소프트 유체 스위치'를 개발했다. 유체 스위치는 물이나 공기처럼 흐르는 물질인 유체의 움직임을 제어하는 장치로 특정 방향으로 유체를 흐르게 해 다양한 움직임을 만드는 데 사용된다.
연구진은 이온성 고분자로 만든 인공근육으로 전기에 반응해 움직이도록 했다. 0.01V 이하의 초저전력에서 작동할 수 있고, 공유결합성 유기골격구조체(pS-COF)를 사용해 같은 무게보다 큰 힘을 낼 수 있게 했다.
그 결과, 머리카락 수준인 180㎛ 두께로도 근육 무게인 10㎎보다 34배 큰 힘을 내는 것으로 나타났다. 적은 전력만으로도 유체의 흐름을 제어할 수 있는 수준이다.
오 교수는 "유체 제어를 기반으로 하는 소프트 로봇, 소프트 일렉트로닉스, 미세유체공학 분야에서 많은 가능성을 열어줄 수 있다"며 "스마트 섬유에서 생체 의료 기기까지 우리 일상의 초소형 전자 시스템에 적용하고 산업현장에서 활용할 수 있는 잠재력이 있다"고 말했다.
연구 결과는 지난해 12월 13일 국제 학술지 '사이언스 어드밴스드'에 소개됐다.
참고자료
Science Advances, DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adk9752