UNIST "고무처럼 늘어나다 단단해지는 '소프트 인공 근육' 개발"

(울산=뉴스1) 김세은 기자 = 고무처럼 늘어났다가도 강철처럼 단단하게 변하는 인공 근육이 개발됐다.

정훈의 울산과학기술원(UNIST) 기계공학과 교수팀은 강성을 자유자재로 바꿀 수 있는 소프트 인공 근육을 개발했다고 17일 밝혔다.

UNIST에 따르면 소프트 인공 근육은 로봇, 웨어러블 기기, 의료 보조 장치 등에 활용되지만, 무거운 물체를 들 땐 한계가 있다.

연구팀이 이번에 개발한 소프트 인공 근육은 하중을 지탱해야 하는 상태에선 딱딱해지고, 이를 들어올려야 하는 상황에선 부드러워져 수축한다.

특히 딱딱한 상태에선 무게 1.25g에 불과한 이 인공 근육이 자기 무게의 약 4000배인 5㎏ 하중을 지탱할 수 있다. 반면 부드러운 상태에선 12배까지 늘어난다.

이 소프트 인공 근육은 무게를 들어 올리는 과정에서 원래 길이의 86.4%가 수축하는 변형률을 보였다. 이는 사람 근육(약 40%)보다 2배 이상 큰 수치다.

1㎥ 크기 근육이 얼마나 많은 일(에너지)을 할 수 있는지를 보여주는 '작업 밀도'도 정 교수팀이 개발한 소프트 인공 근육이 사람보다 30배 더 컸다.

연구팀은 이 인공 근육 안에 2가지 형태 결합이 나타나도록 형상기억고분자 소재를 설계했다고 설명했다.

근육의 화학적 결합은 고분자 사슬을 공유결합으로 단단히 묶어 구조적 강도를 유지하게 하고, 물리적 결합은 열 자극에 따라 끊어졌다 다시 이어지며 근육을 유연하고 잘 늘어나게 만든다.

연구팀은 또 물리적 결합을 강화하기 위해 표면을 특수 처리한 자성 입자를 넣어 외부 자기장으로도 근육이 움직일 수 있도록 했다. 연구팀은 실제 자기장으로 근육을 움직여 물체를 집는 실험에도 성공했다.

정 교수는 "앞으로 소프트 로봇, 웨어러블 로봇, 사람과 기계가 유연하게 상호작용할 수 있는 인터페이스 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈'(Advanced Functiona Materials) 온라인판에 지난 7일 게재됐다. 이 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다.

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