사람 골격근처럼 힘 낼 수 있는 인공근육 제조

KAIST는 형상기억합금 표면에 뾰족한 구리 나노와이어를 균일하게 성장시켜 냉각을 가속화해 기존보다 2배 이상 빠른 구동 속도를 나타내는 '형상기억합금 인공근육'을 개발했다. 연구재단 제공

국내 연구진이 형상기억합금의 구동 속도를 빠르게 해 사람과 동물의 골격근처럼 힘을 낼 수 있는 인공근육을 만드는 기술을 내놨다. 이 인공근육을 이용하면 웨어러블 로봇이나 휴먼증강 슈트, 보조 로봇 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.

한국연구재단은 오일권 KAIST 교수 연구팀이 일반 형상기억합금에 비해 2배 이상 빠른 구동 속도를 낼 수 있는 '형상기억합금 인공근육'을 개발했다고 29일 발혔다.

형상기억합금은 임의로 모양을 변형시키더라도 가열에 의해 다시 변형 전 기억된 모양으로 되돌아오는 합금을 뜻한다. 마치 우리 몸의 골격근과 비슷하게 전기적 신호가 가해져 온도가 올라가면 미리 기억된 형태로 수축하고, 뒤따르는 냉각에 의해 이완되는 특징을 갖는다.

이 같은 성질을 이용해 스프링 형태의 형상기억합금을 인공근육에 적용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 가열에 비해 느린 냉각속도로 인해 구동 속도의 제한과 일정 속도로 반복을 구동할 수 없어 활용에 한계가 있었다.

연구팀은 일반 전자부품이나 칩 등의 온도를 빠르게 낮추기 위해 스프링 형태의 형상기억합금 표면에 뾰족한 구리 나노와이어를 균일하게 성장시켜 표면적을 기존보다 15배 증가시켰다. 형상기억합금의 표면적을 높이고, 열이 외부로 전달되는 것을 촉진시켜 형상기억합금의 냉각을 가속화해 2배 이상 빠른 구동속도를 구현하는 데 성공한 것이다.

연구팀은 형상기억합금 인공근육을 이용해 실제 손과 비슷한 속도로 손가락을 굽히고, 펼 수 있는 의수를 개발했고, 음료가 담긴 캔과 달걀 등 여러 물체를 집어 드는 데 시연에 성공했다. 아울러, 고양이가 필요에 따라 개폐식 발톱을 드러내고 감추며 지면과 마찰을 제어하는 '생체모방 개폐식 발톱'도 구현해 보행로봇의 안정적인 보행을 도울 것으로 연구팀은 기대하고 있다.

오일권 KAIST 교수는 "실제 근육의 움직임과 유사한 속도로 인공근육이 움직이도록 해 미래 로봇과 착용형 근육, 보조 로봇 등의 분야에 형상기억합금 인공근육 기술을 활용할 수 있는 실마리를 제공했다는 데 의미가 있다"고 말했다.이번 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(지난 2일자)' 표지 논문에 게재됐다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr