“터미네이터2 나온 그 놈”...물처럼 움직이는 로봇 나올까

최영재 GIST 교수 연구팀
빛만 쪼여도 모양 변하는 수화젤 개발
DNA 넣어서 팽창·수축 자유자재로
“영화 터미네이터 액체 로봇이 목표”

영화 터미네이터2에서 배우 로버트 패트릭이 열연한 ‘액체로봇 터미네이터 T-1000’. [터미네이터 스틸 컷]

국내 연구진이 빛을 이용해 자유자재로 변형 가능한 수화젤을 개발했다. 이번 수화젤을 로봇 제작에 적용하면, 영화 터미네이터 등장인물처럼 모양이 다양하게 변하는 로봇을 만들 수 있을 전망이다.

최영재 GIST 신소재공학과 교수 연구팀은 빛과 DNA 가교제를 이용해 원하는 모양으로 변형할 수 있는 마이크로 수화젤을 개발했다고 5일 발표했다.

수화젤은 물과 상호작용해 부피가 늘어나는 고분자 물질이다. 빛과 온도, pH 농도 같은 외부 자극에 반응해 모양이나 부피를 조절할 수 있다.

지금까지 수화젤을 만들기 위해서는 각 자극에 반응하는 여러 물질을 조합해야 했기 때문에 제작이 어려웠다. 또한 모양이 어느 정도 고정되어 있어 변형에 한계가 있었다. 또한 열에 반응하는 수화젤은 변형을 위해 지속적으로 에너지를 가해야 했기 때문에 실용성이 낮았다.

이번에 개발된 수화젤은 빛만으로 자유로운 모양 변형이 가능하다. 연구팀은 수화젤에 직접 합성한 DNA 뼈대인 DNA 가교제를 넣었다. 가교제에는 유기화합물인 아조벤젠이 들어있는데, 이 물질은 빛의 파장에 따라 DNA를 결합시키거나 분리시킨다.

연구팀은 수화젤에 아조벤젠을 넣어 가시광선을 받으면 팽창하고, 자외선을 받으면 수축하게 만들었다. 수화젤의 특정 영역에만 빛을 쪼이면, 해당 영역만 부피가 변하기 때문에 수화젤은 구부러진다. 빛만 정확히 조사하면 3차원 형태의 어떤 모양이든 만들어낼 수 있다.

이번 수화젤을 이용한 로봇은 마이크로 크기의 퍼즐을 움직여 맞추거나 물체를 잡는 등 정밀한 작업에 응용될 것으로 보인다.

지금은 마이크로 로봇으로 사용되지만, 이론상으로 수화젤 로봇은 훨씬 더 커질 수 있다. 우리가 터미네이터 영화에서 보던 액체 로봇을 구현할 수 있는 기술이다. 최 교수는 “영화 터미네이터에서 영감을 받아 시작한 연구”라며 “향후 최적화 공정을 찾아나가 언젠가는 그런 액체 로봇을 만드는 게 목표”라고 말했다.

최 교수는 “복잡한 구조나 자극 없이도 수화제 로봇을 프로그래밍할 수 있게 됐다”며 “향후 DNA 디자인을 더해 알고리즘을 만들고 고도화된 수화젤 로봇도 가능할 것으로 기대한다”고 했다. 이번 연구 결과는 5일 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 표지논문으로 게재됐다.

최영재 GIST 신소재공학과 교수 연구팀이 개발한 수화젤 로봇. 빛을 쪼이면 모양이 자유자재로 변한다. [사진=GIST]