MIT 연구진이 오이의 덩굴손을 닮은 인공 근육을 개발했다고 'MIT 뉴스'가 보도했다. 오이는 보다 많은 햇빛을 받기위해 줄기에서 덩굴손이 나와 주변의 물체를 감으면서 위로 자란다.

MIT 박사후 연구원인 메흐메트 카니크(Mehmet Kanik)와 졸업생인 시르마 외르귁(Sirma Örgüç) 등은 폴리나 애니키바(Polina Anikeeva) 교수 등과 공동으로 두 개의 상이한 폴리머 소재를 접합하는 방식으로 새로운 성질의 인공근육 섬유를 만들었다.

이 섬유는 열을 가하면 오이 덩굴손과 비슷하게 코일을 형성하면서 축소 팽창이 가능해 로봇용 액추에이터, 로봇용 인공근육, 그리퍼, 보철용 인공 다리 등 소재로 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 연구팀은 이번 연구 성과를 과학 전문 저널인 ‘사이언스’에 발표했다.

연구팀은 열팽창 계수가 상이한 2개의 폴리머를 결합하는 방식으로 인공근육을 개발했다. 한쪽은 신축성 있는 코폴리머(copolymer) 탄성체로 구성되어 있고, 다른 한쪽은 좀 더 단단한 열가소성 폴리에틸렌으로 구성되어 있다. 이 섬유에 열을 가하면 열팽창 계수가 다르기 때문에 높은 열에 반응하는 쪽으로 섬유의 가닥이 말리면서 코일 모양을 형성한다. 열을 원래 상태로 되돌리면 코일이 플어진다. 코일이 수축, 이완하면서 물체를 들거나 밀어낼수 있는 힘이 만들어진다.

▲ 섬유를 양쪽에서 당겼다 풀면 코일이 만들어졌다가 풀어진다

▲ 인공섬유를 이용한 액추에이터

연구진이 이번에 개발한 인공근육 섬유를 테스트한 결과 자신 무게의 650배에 달하는 물체를 들어올릴 수 있는 것으로 나타났다. 이 섬유는 수 마이크로 미터에서 수밀리미터까지 너비를 늘릴수 있으며 수백미터까지 연결할 수 있다.

이 인공 섬유는 수축과 팽창을 반복하면서 코일의 강도가 더욱 강해지는 것으로 나타났다. 연구팀은 섬유의 수축, 팽창 과정을 1만회 이상 실시한 결과 코일의 강도가 점점 강해지는 것을 확인했다.

그동안에도 형상기억합금, 서보 모터, 유체역학 시스템 등 기술을 이용해 인공근육을 만들려는 시도가 다양하게 이뤄졌지만 무게가 많이 나가고 반응 시간이 더디다는 문제점이 발생했다. 반응이 늦으면 로봇에게 조작 명령을 내리는 것부터 실제 로봇이 반응하는 데 시간이 많이 걸린다. 하지만 이번에 개발된 인공근육 섬유는 반응 시간이 짧고 무게도 가볍다는 특징을 갖고 있다는 게 연구진의 설명이다. 무게가 가벼우면 다리에 쉽게 탈착할 수 있는 인공 로봇 다리 등의 소재로 활용할수 있다는 설명이다.