고무처럼 유연하지만 자동차도 견디는 강력한 인공근육 개발

한국연구재단은 UNIST 정훈의 교수 연구팀이 고무처럼 유연하면서도 자동차 무게를 견딜 수 있는 강력한 소프트 인공근육을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 기존 형상 기억 고분자에 강자성 입자를 결합해 강성 변화율을 높인 새로운 자성 복합 인공근육을 제시한 것으로, 다양한 산업 분야에서 응용 가능성이 기대된다.

소프트 인공근육의 한계 극복
소프트 액추에이터와 인공근육은 로봇, 외골격, 웨어러블 장치, 생체의료기기 등에서 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 기존 소프트 인공근육은 낮은 강성으로 인해 무거운 하중을 지지하기 어렵고, 불필요한 진동으로 인해 정밀한 제어가 힘든 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위해 연구팀은 강한 자성을 지닌 입자를 형상 기억 고분자와 결합해, 외부 자기장에 반응해 강성 변화를 극대화할 수 있는 새로운 소재를 개발했다.

강력한 하중 지지력과 높은 신축성
개발된 소프트 자성 복합 인공근육은 부드러운 상태에서 최대 8배 이상 늘어나며, 딱딱한 상태에서는 자기 무게 대비 최대 1천 배의 하중을 견딜 수 있다. 또한, 2천 700배까지 강성을 변화시킬 수 있는 성능을 갖췄으며, 불필요한 진동을 줄이기 위해 하이드로젤층을 덧붙인 이중층 구조로 제작돼 정밀한 제어가 가능하다.

다양한 응용 가능성
정훈의 교수는 “이번 연구를 통해 기존 인공근육의 한계를 극복한 성능을 구현했다”며, “로봇, 웨어러블 장치, 의료기기 등 다양한 분야에서 혁신적인 응용이 가능할 것”이라고 밝혔다. 연구팀은 레이저 가열과 자기장 제어를 통해 복잡한 동작도 원격으로 구현할 수 있어, 스마트 제조, 의료, 물류 등 다양한 산업에 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구 지원 사업으로 수행됐으며, 연구 성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 9월 10일 온라인으로 게재됐다.