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포스텍 박문정 교수팀, 스스로 제어하는 고분자 인공근육 개발

등록 2018.02.25 16:26:20

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【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍은 화학과 박문정(사진) 교수·통합과정 김승제씨가 식물 뿌리나 잎이 보이는 자발적인 굽힘 및 부피변화를 모방해 전력공급 없이도 움직임을 유지할 수 있는 고분자 액추에이터(유체에너지를 이용해 기계적인 작업을 하는 기기)를 개발했다고 25일 밝혔다.2018.02.25.(사진=포스텍 제공)  photo@newsis.com

【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍은 화학과 박문정 교수·통합과정 김승제씨가 식물 뿌리나 잎이 보이는 자발적인 굽힘 및 부피변화를 모방해 전력공급 없이도 움직임을 유지할 수 있는 고분자 액추에이터(유체에너지를 이용해 기계적인 작업을 하는 기기)를 개발했다고 25일 밝혔다.

 의수나 인공근육에는 움직임을 구동시킬 기계가 필요한데 이 기계를 액추에이터라고 부른다. 몸에 부착해 환자들의 움직임을 돕는 웨어러블 기계나 인공근육, 섬세한 움직임이 요구되는 의료로봇 등에는 전력이 적게 소모되면서 전력이 공급되지 않는 상황에서도 움직임을 유지할 수 있는 기능이 필요하다.

 연구팀은 식물 뿌리가 환경 변화에 맞추어 부피를 변화시키는 원리를 모방해 빛과 전기에 의해 활성화되는 이중층 구조의 고분자(LEAP)를 이용해 액추에이터를 개발했다.

 이 액추에이터는 기존의 전기감응성 액추에이터에 비해 변형률이 350%나 증가했으며, 기존 액추에이터 보다 3배나 무거운 물체를 들어올릴 수도 있다.

 무엇보다 이 액추에이터는 전원을 공급하지 않을 때에도 파리지옥이 스스로 덫을 닫아 잠그는 것처럼 빛과 전기신호를 받으면 자동으로 움직임이 작동된다는 점이다.

 이에 이 액추에이터는 전력이 없어도 물체를 잡은 채로 유지할 수 있으며, 소비전력도 수 mWh 수준으로 낮출 수 있다.

 현재까지 개발된 전기감응성 액추에이터의 소비전력이 수백 mWh이었던 점을 감안하면, 획기적인 변화라고 할 수 있다.

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스스로 제어하는 고분자 인공근육 개발 모식도

연구팀은 또 액추에이터가 더욱 효율적으로 움직일 수 있도록 표면에 도마뱀 발바닥처럼 마이크로 패턴을 도입해 변형률을 2배나 늘리고, 물체의 표면에 잘 달라붙는 성질도 구현했다.

 이 결과 액추에이터가 더욱 다양한 동작을 할 수 있음은 물론 표면을 이용한 특성을 개발할 수 있는 길을 연 것으로 평가받고 있다.

 이 연구 결과는 소재분야의 세계적 권위지인 어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)지 최근호 표지논문(Backcover)으로 발표됐다.이번 연구는 삼성전자 미래기술육성센터의 지원으로 수행됐다.

 연구를 주도한 박문정 교수는 “이번 연구에서 식물의 뿌리나 파리지옥의 이중층 구조를 모사함으로써 소비전력을 낮출 수 있었다”며 “이 연구는 마이크로 로봇은 물론 소프트 로봇과 의료 로봇, 웨어러블 로봇, 생체 모방형 기기 개발에 다양하게 응용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

 dr.kang@newsis.com

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