▲ 캠브리지대 연구진이 개발한 자가 치유 기능의 소재(사진=캠브리지대)

영국 캠브리지대 연구팀이 상온에서도 자가 치유가 가능한 생분해 소재를 개발했다고 지난 18일(현지 시각) 밝혔다. 이 소재는 3D 프린터로 제작할 수 있으며, 매우 사실적인 인공 손이나 소프트 로봇을 만드는 데 활용할 수 있다.

젤리 형태의 이 소재는 압력, 온도, 습도의 변화를 인식할 수 있으며 그동안 개발된 자가 치유 로봇과 달리 상온에서도 자신의 손상된 부분을 스스로 복원하는 게 가능하다. 연구팀은 이번 연구 성과를 전문 저널인 ‘NPG 아시아 머티리얼스’에 발표했다.

소프트 센싱 기술은 로봇, 촉각 인터페이스, 웨어러블 디바이스에 큰 변화를 가져올 수 있는 잠재력을 갖고 있다. 하지만 대부분 소프트 센싱 기술은 내구성이 약하고 많은 에너지를 소비한다.

논문 제1저자인 데이비드 하드먼은 “소프트 센서들을 로봇에 통합하면 보다 많은 정보를 얻을 수 있다. 이는 마치 우리의 근육에 압력을 가하면 뇌가 몸 상태에 관한 보다 많은 정보를 얻을 수 있는 것과 비슷하다”고 말했다.

데이비드 하드먼 등 연구팀은 EU의 ‘SHERO(Self-HEaling soft RObotics)’ 프로젝트의 지원을 받아 이번 연구를 수행했다. 이 프로젝트는 로봇 핸드와 로봇팔을 위한 자가 치유 기능의 소프트 센싱 소재를 개발하는 것이다.

공동 저자인 토마스 조지-스루덜 박사는 “우리는 지난 몇 년간 자가 치유 소재를 개발하기 위해 노력해왔다. 우리는 자가 치유 로봇을 빠르게, 그리고 저렴한 비용으로 제작할 수 있는 방법을 찾고 있다”고 말했다. 기존의 자가 치유 로봇은 열을 가해야만 치유가 가능하지만 캠브리지대 연구진이 개발한 자가 치유 기술은 상온에서도 가능하다는 게 연구진의 설명이다.

하드먼은 "우리는 가격이 저렴하고 생분해되며 생체적합성이 높은 신축적인 젤라틴 소재로 시작해, 전도성 부품을 많이 추가하는 방식으로 센서를 소재에 통합하는 방법에 대해 다양한 테스트를 실시했다"고 말했다.

연구진은 탄소잉크 대신 염화나트륨(소금)을 포함하고 있는 프린팅 센서가 자신들이 찾던 특성을 가진 소재를 만든다는 것을 확인했다. 소금은 물로 채워진 하이드로겔에 용해되기 때문에 이온의 이동, 즉 ‘이온 전도(ionic conduction)’에 균일한 경로를 제공한다.

프린팅 소재의 전기저항을 측정할 때, 연구팀은 압력의 변화가 소재의 변형을 계산하는 데 사용할 수 있는 높은 선형 반응을 초래한다는 것을 발견했다. 소금을 첨가하면 원래 센서 길이의 3배 이상을 늘려 센싱하는 것도 가능해 유연하고 신축성 뛰어난 로봇 디바이스에 소재를 통합할 수 있다.

연구팀은 이 기술을 이용해 젤라틴으로 로봇 전체를 만들 수 있으며 필요한 곳에 센서를 프린팅할 수있다고 설명했다. 자가 치유 하이드로겔은 다양한 물질들과 잘 결합하는데, 이는 이 소재가 다른 종류의 로봇들과 쉽게 통합될 수 있다는 것을 의미한다는 설명이다.