▲ 스위스 연구팀이 개발한 액추에이터. 사진에서 보이듯이 DEA는 쌍을 이루고 있는데 이는 대립적인 배치(antagonistic configuration) 형식으로 구성돼 있다. 전류가 한 쌍의 DEA 중에서 어느 한 곳에 흐르게 될 때 이것은 편향된 힘을 DEA 극판 사이에 가하게 돼 극판을 구부리게 하면서 동력을 발생시키는 원리이다.

전통적으로 많은 핵심 로봇 부품들, 예를 들면 센서나 액추에이터 등은 딱딱한 재료로 만들어져 있다. 그리고 이 같은 경성(硬性) 때문에 로봇은 주위 환경과 부드럽게 조화되는 것이 어렵게 된다.

이러한 문제의식을 가지고 스위스의 로봇공학팀이 새로운 아이디어를 바탕으로 유연한 액추에이터를 개발해 냈다고 5일 로보허브(robohub.org)가 전했다. 유연한 액추에이터 덕분에 로봇은 접을 수 있게 된 것이다.

일반적인 액추에이터를 사용하기 위해서는 복잡한 디자인이 필요하다. 그리고 이것은 유연성이 부족해 망가질 수 있다는 단점이 있다. 이것은 탐색, 구조, 탐사 등의 로봇의 임무가 수행되는 현실 상황에 비춰볼 때 문제가 있다.

그래서 최근에 개발된 솔루션은 형상기억합금을 사용하는 가하면 공기압 액추에이터, 전동식 폴리머 등을 활용한다. 그러나 이 방법 역시 여러 가지 이점에도 불구하고 한계가 있다.

이러한 기존의 액추에이터 한계점을 극복하기 위해 스위스 연구팀은 절연성 탄성중합체 액추에이터(dielectric elastomer actuators : DEAs)를 사용키로 했다.

연구팀은 양방향 구동과 함께 수동으로 접기(bidiectional actuation and passive folding)가 가능하도록 하는 신개념의 액추에이터를 개발해 낸 것이다.

DEA는 탄성중합체 박막(薄膜)으로 구성돼 있는데 이는 유연성이 뛰어난 두 개의 극판 사이에 끼워져 있었다.

각각의 극판은 반대 전하를 띠어 있어 정전기를 발생시킨다.

정전기는 박막을 압박하여 얇게 하기도 하고 늘리기도 한다. 이러한 굴신(屈伸) 운동이 동력을 발생하여 액추에이터를 작동하게 만든다.

DEA 자체는 경첩(hinge)을 통해 연결돼 있는 두 개의 딱딱한 팔(arms)로 구성돼 있다. 그리고 DEA는 쌍을 이루고 있는데 이는 대립적인 배치(antagonistic configuration) 형식으로 구성돼 있다.

전류가 한 쌍의 DEA 중에서 어느 한 곳에 흐르게 될 때 이것은 편향된 힘을 DEA 극판 사이에 가하게 돼 박막을 구부리게 하면서 동력을 발생시키는 원리이다.

이 액추에이터의 유연성은 거의 완벽해서 완전히 접힐 때까지 구부러질 수 있으며, 어떤 식으로 구부려도 손상이 가지 않는 놀라운 결과를 만들어 냈다.