이온성 고분자로 더 똑똑한 소프트 로봇
의료기기, 웨어러블의 미래는?
유체 제어의 새로운 패러다임
카이스트 연구팀
초저전력, 34배 힘 내는
인공근육 개발
이온성 고분자를 이용한 인공근육 개발 소식이 전해졌다. 올해 초 카이스트 기계공학과 오일권 교수 연구팀이 초저전력에서도 작동 가능한 유체 스위치를 개발했다고 밝혔다. 이 유체 스위치는 유체 흐름을 제어하여 다양한 움직임을 유발할 수 있는 기술로, 특히 소프트 로봇, 의료기기, 웨어러블 장치 등에 적용 가능하다.
개발된 이온성 고분자 인공근육은 전기, 공기 압력, 온도 변화 등 외부 자극에 반응하여 움직임을 만들어 내는 소자다. 이 인공근육은 금속 전극과 이온성 고분자로 구성되어 있으며, 유기 분자가 결합하여 만든 다공성의 공유결합성 유기 골격구조체 (pS-COF)를 활용한 것으로 알려졌다.
활용범위 넓은 신기술
산업, 의료 모두 도움
이 인공근육은 머리카락 두께의 180 ㎛ 두께로 제작되어 10mg의 무게에도 불구하고 큰 힘을 발휘한다. 이 기술은 기존 모터 기반 스위치와 달리 부드러운 움직임을 제공하며, 협소한 공간에서도 효율적으로 사용될 수 있다. 초저전력(~0.01V)에서도 무게 대비 34배의 큰 힘을 내며 작동한다.
근섬유형태로 엮어 로봇 인공근육으로 만들 경우 사람보다 훨씬 큰 힘을 발휘하면서, 섬세한 작업을 가능케 할 것으로 보인다. 특히 웨어러블 로봇으로 활용하면 자동차 생산라인 내 작업자의 힘을 보조해, 각종 질환을 예방할 것으로 기대된다.
그밖에 교통사고 등으로 움직이기 어려운 사람들의 근력을 보조해, 자유로운 일상을 선사하는데 기여할 수도 있다.
상용화 할 경우 미래 혁신에 기여
오일권 교수는 이 기술이 소프트 로봇, 소프트 일렉트로닉스, 미세유체공학 등 다양한 분야에서 활용될 잠재력이 크다고 평가했다. 또한, 스마트 섬유부터 생체 의료 기기에 이르기까지 일상에서의 적용 가능성을 넓힐 수 있다고 전했다.
이번 연구 결과는 만마싸 마하토 박사가 제1저자로 참여하여 2023년 12월 13일 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 게재되었다. 논문명은 “Polysulfonated Covalent Organic Framework as Active Electrode Host for Mobile Cation Guests in Electrochemical Soft Actuator”이다.
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