▲ 인공근육을 사용해 만든 움직이는 로봇팔

로봇과 인공근육 등에 적용할 수 있는 꿈의 소재가 일본에서 개발됐다. 이 소재를 적용한 인공수정체를 맞춤형으로 제작하는 3D 젤 프린터 개발도 진행 중이다.

일본 야마가타대학원이 세계 최초로 투명한 형상 기억 젤 개발에 성공했다고 최근 야마가타신문이 보도했다. 이 형상기억 젤은 가열하면 원래의 형태로 돌아갈 수 있고 투명하거나 불투명한 상태로 자유롭게 변형할 수도 있다. 특히 3D 젤 프린터 기술을 활용하면 백내장 수술 등에 사용되는 인공수정체(안구 내 렌즈)를 맞춤형으로 제조할 수 있다.

액체와 고체의 중간 부드러운 상태의 물질인 형상 기억 젤은 휴머노이드 로봇이나 인공 근육 개발에 적용할 수 있는 꿈의 소재로 평가돼 왔다. 1990년대에 개발되었지만, 내부 구조의 불균일 때문에 뿌옇게 흐려지는 등의 단점으로 상용화가 미루어져 왔다.

이번에 개발한 젤은 물이나 에탄올 등의 용매를 사용하지 않는 독특한 합성법으로 내부 구조의 불균일화를 해결한 것이 특징이다. 이 합성법을 사용하면 50%의 수분 함유량에서 높은 투명성을 유지하면서도 생체 연골보다 강한 200배 이상 압축에도 견딜수 있다. 저온에서는 변형이전의 형태로 돌아가지 않지만 가열할 경우 탄성을 회복하고 원래의 모양으로 돌아 간다. 또 크리스탈 성분 등의 비율을 바꿔주면 형상 기억 기능을 상실하거나 복구해주는 스위칭 온도 제어가 가능해진다. 투명, 불투명 상태를 제어 할 수도 있다.

한편 야마가타신문은 젤 개발을 주도한 야마가타대학원 연성재료그룹이 앞으로 형상기억 젤을 이용해 백내장 적출 후 삽입하는 인공 수정체를 개발 중이라고 전했다. 현재 백내장 수술에 사용되는 수정체는 경질 플라스틱이어서 수술 후 초점 조정이 불가능하다는 것. 그러나 형상 기억 젤은 자동으로 퍼지기 때문에 눈에 부담이 걸리지 않는 처리가 가능하다는 것이다.

한편 야마가타대학원 연성재료그룹은 3년 전부터 형상기억 젤 개발과 함께 세계 최초로 인쇄 방식의 3D 젤 프린터 개발해 왔다. 3D프린터를 이용하면 인공수정체를 맞춤형으로 자동 제조할 수 있다. 이 작업은 현재 렌즈 업체들과 공동 연구를 진행 중이다.