포스텍, 덩굴식물 닮은 ‘스스로 움직이는 소프트 로봇’ 개발

연구 이미지. /포스텍 제공

자외선이나 열 같은 외부 자극에 반응해 스스로 몸을 비틀고 움직이는 ‘생체 모사 소프트 로봇’ 기술이 개발됐다.

포항공과대학교(이하 포스텍) 신소재공학과 김연수 교수·정태훈 박사 연구팀은 덩굴식물이나 짚신벌레의 나선 구조를 모방해 작은 변형을 큰 움직임으로 증폭시키는 소프트 로봇 기술을 구현했다고 13일 밝혔다. 

연구팀은 여러 재료를 이어 붙이는 복잡한 공정 대신, 빛을 이용한 ‘광중합’ 방식을 통해 단일 소재 내에서 농도 차이를 발생시켜 자연스러운 나선형 구조를 유도했다. 이렇게 만들어진 나선형 하이드로겔은 열을 가했을 때 일반 구조보다 수축력이 1.6배 더 크게 나타났다.

특히 연구팀은 자가진동 화학 반응(벨루소프-자보틴스키)을 결합해 전기나 배터리 없이도 심장처럼 주기적으로 수축과 이완을 반복하는 시스템을 구축했다. 이 로봇은 기존 막대형 구조와 비교해 진동 폭은 4배, 수축 속도는 3.4배 빨라진 성능을 보였다.

이번 연구는 전력이나 복잡한 제어 장치 없이도 자율적으로 작동하는 차세대 마이크로 로봇과 인공 근육 개발에 새로운 방향을 제시한 것으로 평가받는다.

김연수 교수는 “자연의 기하학적 설계를 활용해 공정 신뢰성을 높였으며, 향후 체내 이동형 의료 로봇이나 웨어러블 기기 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 게재됐다.

/단정민기자 [e-mail]