美 노스캐롤라이나대(NC) 연구팀이 액체금속과 전기화학적 환원 반응을 활용해 풍선처럼 부풀어 오르는 버블 액추에이터를 개발했다고 IEEE 스펙트럼이 최근 보도했다.
연구팀에 따르면 기존의 소프트 공기압 액추에이터는 외부에 있는 기계식 펌프를 사용해 공기압 챔버에 공기를 불어놓는 방식으로 동력을 얻는다.
이번에 NC 연구팀은 외부의 기계식 펌프를 사용하는 것이 아니라 전기화학적 환원 반응을 활용해 물에서부터 가스를 생성하는 방식으로, 공기압 챔버를 부풀리는 기술을 개발했다. 오로지 전기만을 활용한다. 기존의 유전 액추에이터(dielectric actuators)와 달리 전기화학적 접근법(electrochemical approach)은 몇 볼트의 전위를 사용할뿐이다.
적용된 전위는 액체 상태의 물(안전하고 풍부하며 저렴한 연료)을 하이드로겐(hydrogen) 가스로 변환한다. 챔버는 하이드로겔(hydrogel)로 구성되어 있기 때문에 액추에이터 본체는 궁극적으로 가스로 전환되는 풍부한 물을 공급한다. 전극에 액체 금속을 사용하면 장치 전체가 부드러워지고 팽창 시 챔버 벽과 전극 사이에 긴밀한 접촉이 보장된다. 이 장치는 수십 초 안에 팽창된다. 다른 공기압 접근법보다 느리지만 팽창 원리를 통해 하이드로겔을 작동시키는 것보다는 훨씬 빠르다.
액추에이션의 볼륨은 시간, 전압 등 입력 패러미터에 기초해 예측 및 제어될 수 있다. 또한 액추에이션의 형태와 위치는 전극의 위치와 장치의 기하학적 구조에 의해 제어된다.
이러한 액추에이터는 물 속에서도 작동된다. 펌프가 없는, 그리고 전기적으로 제어되는 소프트 장치를 만들 수 있는 잠재력을 갖고 있다는 게 연구팀의 설명이다.
