▲ 제작된 소프트 액추에이터 모식도와 온도에 따른 색‧움직임 변화 사진

개화하면서 빨갛게 물드는 꽃, 날갯짓 할 때 색이 변화하는 나비도 로봇으로 제작할 수 있다.

서울대 고승환 교수 연구팀이 생체의 움직임과 색 변화를 모사한 새로운 소프트 액추에이터를 개발했다고 한국연구재단이 밝혔다. 소프트 액추에이터는 고분자 등 탄력 있고 가벼운 물질로 구성된 구동 장치이다. 단단한 강체 액추에이터와 달리 로봇에 자유로운 움직임을 부여해주고 곡면이나 깨지기 쉬운 물체도 다룰 수 있게 해주는, 소프트 로봇 분야의 핵심 기술이다.

연구팀은 움직이는 방향도 자유롭고, 움직일 때마다 색도 변할 수 있는 소프트 액추에이터를 개발했다.

개발된 액추에이터는 열팽창계수가 물리적 방향에 따라 달라지는 고분자 필름을 사용했다. 필름의 방향에 따라 움직이는 방향을 자유자재로 설계할 수 있다. 기존 소프트 액추에이터가 움직임 자체를 구현하는 데 급급해, 움직임 방향의 자유도가 낮은 한계를 돌파했다.

또한 온도 감응형 염료를 적용하여 움직임과 동시에 즉각적으로 색 변화가 가능해졌다. 꽃, 카멜레온, 문어처럼 스스로 색을 변화시키는 동식물의 위장술, 직관적인 정보 전달 능력을 모방할 수 있다.

고승환 교수는 “이 연구는 은 나노와이어 네트워크를 기반으로 이방성 고분자 필름과 온도 감응형 염료를 이용한다. 개발된 액추에이터는 손쉬운 움직임 방향 설계가 가능하고, 저온 구동하며, 색 변화할 수 있다”며, ”생체모방 로봇, 위장 로봇, 인공 근육과 같이 다양한 소프트 로봇에 적용될 수 있다“고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구, 선도연구센터)의 지원으로 수행되었다. 세계적으로 저명한 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)' 8월 8일 표지논문으로 게재되었다.