▲ 연구팀이 3D 프린터로 제작한 소프트 로봇 핸드

스위스 취리히연방공대(ETH Zurich) 연구팀이 다양한 고품질 재료를 활용해, 복잡하고 내구성이 강한 소프트 로봇을 3D프린팅 할 수 있는 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

연구팀에 따르면 3D 프린팅 기술이 발전하면서 빠르게 경화하는 플라스틱뿐 아니라, 느리게 경화하는 플라스틱도 재료로 활용할 수 있게 됐다. 느리게 경화하는 플라스틱을 활용하면 탄력성을 증대시키고, 내구성과 견고성을 개선하는 효과를 얻을 수 있다.

취리히 연방공대 연구팀은 미국 스타트업과 협력해 느리게 경화하는 폴리머에 적합한 3D 프린팅 기술을 개발하고, 소프트 로봇의 가능성을 크게 확장했다고 밝혔다. 이같은 기술적 진전은 3D 프린팅 기술과 레이저 스캐너 및 피드백 메카니즘을 결합함으로써 가능해졌다.

이 새로운 기술은 부드럽고 탄력적이며 단단한 재료를 쉽게 결합할 수 있도록 해준다. 또한 원하는 대로 캐비티(구멍이나 빈부분)를 가진 섬세한 구조와 부품을 만들 수 있다.

▲ 소프트 로봇핸드의 제작 과정

▲ 또 다른 소프트 로봇의 제작 사례

연구팀은 새로운 기술을 활용해 서로 다른 폴리머로 만들어진 뼈, 인대, 힘줄을 갖춘 로봇 핸드를 프린팅하는 데 처음으로 성공했다고 밝혔다.

연구 논문 제1저자인 토마스 부흐너(Thomas Buchner) 박사과정 학생은 “빠르게 경화하는 폴리아크릴레이트(polyacrylates)로는 이같은 로봇 핸드를 만들 수 없다. 우리는 느리게 경화하는 티올렌 폴리머를 사용했는데, 이 재료는 매우 우수한 탄성을 가지고 있으며 폴리아크릴레이트보다 구부린 후 훨씬 더 빨리 원래 상태로 돌아간다. 이 같은 성질은 티올렌 폴리머를 로봇 핸드의 탄성 인대를 만드는 데 이상적으로 만들어준다”라고 말했다. 게다가 티올렌의 강성은 소프트 로봇의 요구사항을 충족하기 위해 미세하게 조정하는 게 가능하다.

로버트 카츠슈만 교수는 “우리가 개발한 소프트 재료로 만들어진 로봇은 금속으로 만들어진 기존의 로봇에 비해 장점이 있다. 소프트 재료로 만들면 로봇이 인간과 함께 작업할 때 부상의 위험이 줄어들고, 깨지기 쉬운 물건을 다루는 데 적합하다”고 말했다.

이번 연구는 과학 전문 학술지인 네이처에 11월 15일자로 게재됐다.(논문 제목:“Vision-Controlled Jetting for Composite Systems and Robots”)