방도연 전남대 교수팀, AI 활용 마이크로 4D 프린팅 기술 개발

AI 활용 마이크로 4D 프린팅 기술 개발 개요도.

전남대학교(총장 이근배)는 방도연 데이터사이언스학과 및 로봇연구소 교수탐이 마이크로로봇 제작의 새로운 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

한국마이크로의료로봇연구원(KIMIRo·원장 박종오), 충북대 연구팀과 공동으로 이뤄진 이번 성과는 Rule-based AI 기반 4차원(4D) 프린팅 구조 설계 기술에 나노입자 현장합성 기법을 융합한 것이다. 이를 통해 자기장으로 제어할 수 있는 기능성 형상변형 마이크로로봇 제작이 가능해졌다.

연구팀은 마이크로스케일 4D 프린팅 기술이 가진 단일 소재 기반 구조 구현의 한계와 기능성 부족 문제를 해결하기 위해 '4D 프린팅 템플릿 기반 나노입자 현장합성(PRINS)' 기술을 새롭게 개발했다.

이 기술은 이광자 광중합 방식으로 단일 소재로 형상 변형을 구현하고, 로봇 내부에서 자기 나노입자를 현장 합성해 높은 자기 구동력을 확보했다. 복잡한 형태의 4D 프린팅 설계 도면을 자동으로 생성하는 룰 기반 인공지능(AI) 프레임워크를 개발해 다양한 형태의 정밀한 형상 변형 마이크로구조체의 제작이 가능함을 보였다.

특히 후속 연구로 진행 중인 '조건부 변분 오토인코더'(cVAE) 모델 기반 4D 프린팅 구조 역설계 기술 개발을 통해, 마이크로로봇이 스스로 환경과 상호작용하는 물리적 AI의 핵심 기술 개발을 목표로 하고 있다.

연구는 산업자원부의 바이오산업기술개발사업, 보건복지부의 마이크로의료로봇기반의료제품개발사업 및 과학기술정보통신부의 인공지능융합혁신인재양성사업의 지원을 받아 수행됐다. 제1저자인 임승현 학생은 전남대 로봇연구소 전문연구원으로 복무 중이며, 논문은 '케미칼 엔지니어링 저널'에 게재됐다.

방도연 교수는 “본 기술은 마이크로로봇 제작의 기존 한계를 극복하며, 앞으로 AI와 융합하여 생체 통합형 소프트 로봇, 마이크로 유체 시스템 등 다양한 의료 및 생명공학 분야에서 혁신적인 성과를 창출할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

광주=김한식 기자 hskim@etnews.com