서울대 기계항공공학부 안성훈 교수팀(제1저자:이현택 박사후 연구원)이 인공근육섬유로 활용 가능한 초고속 구동기의 제작에 성공했다고 18일 밝혔다.

연구진은 미세 골격구조로 이뤄진 형상기억합금을 이용해 근원섬유와 두께가 비슷한 초소형 구동기를 개발했다. 일반적으로 동물의 근육은 사람의 머리카락과 두께가 비슷한 근섬유로 이뤄져 있으며,이 근섬유는 머리카락의 100분의 1 두께의 근원섬유로 만들어져 있다.

형상기억합금은 외부의 힘에 의해 형태가 바뀌더라도 온도가 높아지면 본래의 형태로 돌아가는 성질을 갖고 있다. 연구팀은 니켈-티타늄 형상기억합금을 머리카락 두께의 100분의 1에 해당하는 얇은 격자 형태로 가공해 초소형 구동기 제작에 활용했다.

개발된 초소형 구동기는 온도 변화에 따라 수축과 이완을 반복할 수 있다. 또 레이저 빛과 같이 매우 적은 양의 에너지로 1초에 1600회까지 빠른 구동이 가능하다. 원래 길이의 최대 60%까지 변형돼 기존에 알려진 형상기억합금의 단점인 느린 구동속도와 6% 정도인 변형률을 획기적으로 개선했다.

안성훈 교수는 “이번에 개발한 초소형 구동기는 실제 근육의 근원섬유와 그 크기는 비슷하지만 2배 가량의 힘을 낼 수 있다”며, “로봇이나 구동기에 사용되는 인공 근육섬유의 제작에 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.

이번 연구결과는 국제 학술지인 ‘스몰(small)’에 6월 7일자 표지논문으로 게재됐다(논문명:‘Shape Memory Alloy(SMA) based microscale actuators with 60% deformation rate and 1.6 kHz actuation speed’). 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 중견연구자 지원사업 및 이공분야 기초연구사업 선도연구센터지원사업(SRRC), 산업통상자원부의 산업핵심기술개발사업의 지원을 통해 수행됐다.