[충청뉴스 이성현 기자] 생물체의 감지 및 포획 메커니즘을 모사해 부품과 배선을 획기적으로 줄이고 에너지 효율을 극대화한 신개념 소프트 로봇 소재가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 문홍철 교수 연구팀이 주변 물체의 접근을 감지하고 빛에 반응해 움직이는 이온성 소프트 로봇 소재 ‘이오노그래스퍼’를 개발했다고 30일 밝혔다.
전북대 김용민 교수가 제1저자로 참여한 이번 연구는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 온라인판에 게재됐으며 62호 표지논문으로 선정됐다.
기존 소프트 로봇은 센서와 구동부가 분리돼 있어 배선이 복잡하고, 변형된 상태를 유지하기 위해 지속적인 에너지가 소요됐다.
연구팀은 파리지옥이 자극을 감지해 잎을 닫은 뒤 추가 에너지 소비 없이 포획 상태를 유지하는 성질에 착안, 단일 이온성 고분자 소재 내에 피부(감지)와 근육(구동) 역할을 동시에 구현했다.
이오노그래스퍼는 전하를 띠고 있는 물체가 다가오면 내부 이온이 재배열되며 발생하는 정전기장을 이용해 외부 전압 없이도 물체의 접근과 움직임을 알아챈다.
감지 후 자외선을 비추면 소재 내 ‘아조벤젠’의 광이성질화와 수분 손실로 인해 국소적인 굽힘이 일어나 물체를 붙잡는다.
특히 빛을 끈 후에도 표면의 나노기공을 통한 비대칭 수분 재흡수와 고분자 네트워크의 수동 이완 과정이 작용해, 추가 에너지 공급 없이도 변형된 형태를 10분 이상 유지한다.
이번 연구는 센서와 액추에이터의 개별 장착에 따른 부품 수, 배선, 시스템 무게 및 에너지 소비를 줄일 수 있는 소재 중심의 소프트 로봇 설계 전략을 제시했다는 점에서 의미가 크다는 게 연구팀 설명이다.
문홍철 교수는 “하나의 소재가 물체를 감지하고 빛을 받아 움직이며, 에너지 공급 없이도 형태를 유지하도록 만든 것이 핵심”이라며 “향후 AI 제어 기술과 결합해 피지컬 AI 로봇, 소프트 그리퍼, 웨어러블 기기 등에 활용할 수 있는 차세대 감각·구동 소재로 발전시키겠다”고 설명했다.
