“앗 뜨거워”… 외부 자극 인식해 물건 집는 소프트 로봇 나왔다

황석원 고려대 KU-KIST융합대학원 교수 연구진

고려대 연구진이 외부 자극을 인식해 물건을 집는 소프트 로봇을 개발했다. 왼쪽부터 고려대 KU-KIST융합대학원 교수, 고관진 석·박 통합과정 연구원, 황석원 교수. /고려대

국내 연구진이 인지 기능을 갖춘 소프트 로봇을 개발했다. 외부 자극을 인식해 물건을 집거나 내려놓는 로봇으로, 사람이 일하기 어려운 위험한 상황에서 활용도가 클 것으로 기대를 모은다.

황석원 고려대 KU-KIST융합대학원 교수가 이끄는 연구진은 신축성이 우수하고 생분해가 될 수 있는 소재를 사용해 외부 자극에 따라 물건을 집는 스마트 로봇을 개발했다고 26일 밝혔다.

신체나 자연 환경에서 일정 시간 작동한 후 자연적으로 분해되는 ‘시한성 전자소자(transient electronics)’ 기술은 바이오메디컬·친환경 분야에서 활용도가 높아 최근 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 그러나 시한성 전자소자의 기판에 사용되는 물질은 신축성이 없고 유연하지 않아 움직임이 많은 신체에 넣어 사용하기에는 적합하지 않아 활용 범위가 크게 제한된다. 시한성 전자소자의 성능을 높이고, 활용 범위를 넓히기 위해서는 신축성과 탄성이 좋은 고분자 물질의 개발이 필요한 상황이다.

고려대 연구진은 친환경적이면서 인체와 면역 반응을 일으키지 않는 여러 물질을 묶어 하나로 만드는 ‘공중합’ 방식을 활용해 신축성이 높으면서도 생체 내에서 분해될 수 있는 고분자 물질을 개발했다. 이번에 개발한 고분자 물질의 신축성은 1600%로 신체의 움직임에 따라 늘어날 수 있고, 시한성 전자소자에 중요한 요소인 광투과도, 접착성, 내화학성도 우수한 것으로 나타났다. 소재의 성질을 조절하는 것도 가능해 시한성 전자소자의 종류에 따른 맞춤형 소재도 개발할 수 있다.

고분자를 얇은 막 형태로 만들어 기판으로 사용하는 것은 물론, 발광다이오드(LED) 디스플레이나 보호막으로도 활용할 수 있다. 또 전기가 통하는 물질과 섞어 사용하면 형태가 바뀌더라도 전기 전달 특성이 유지되고 작은 자극에도 저항이 민감하게 변하는 전도성 복합소재로 개발할 수도 있다.

고려대 연구진이 개발한 소프트 로봇. 뜨거운 물체를 잡으면 온도를 인식해 자동으로 내려 놓는다. /고려대

고려대 연구진은 이런 특징을 활용해 공기의 압력으로 움직이는 소프트 로봇도 개발했다. 전도성 복합소재와 생분해성 센서를 결합해 외부 자극에 따라 물건을 집을 수 있는 스마트 로봇이다. 솜처럼 부드러운 물체도 미리 입력된 힘으로 집을 수 있는 것은 물론, 물체의 온도가 뜨거우면 자동으로 손을 떼는 등 사람 손가락처럼 작동할 수도 있다.

황 교수는 “기존 소재로는 달성하기 힘들었던 생분해성 고신축·유연 전자소자에 적용해 새로운 기능을 구현할 수 있을 것으로 기대한다”며 “환경적·경제적으로도 지속가능성을 제시할 수 있는 기술”이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 이달 20일 소개됐다.

참고자료

Nature Communications, DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-023-38040-4)

- Copyright ⓒ 조선비즈 & Chosun.com -