로봇신문사
> 뉴스 > 로봇 부품·소프트웨어
포스텍, 해삼 모사한 가변형 소프트 액추에이터 개발해삼의 콜라겐성 조직으로부터 영감 받아
폰트키우기 폰트줄이기 프린트하기 메일보내기 신고하기
승인 2021.07.29  15:14:36
트위터 페이스북 구글+ 밴드

포스텍 연구팀이 해삼의 조직을 모사해 가변형 액추에이터를 개발했다.

‘바다의 산삼’으로 불리는 해삼은 울퉁불퉁 둥글고 긴 모양을 하고 있지만, 손으로 만지면 처음엔 부드럽다가 딱딱하게 변한다. 조그마해졌다가 몇 미터씩 늘어질 수도 있고, 죽어 말라비틀어져도 물만 부으면 원상태로 돌아간다.

기계공학과 김동성 교수, 최이현 박사(에드믹바이오 연구개발팀 팀장), 한현석 석사 연구팀은 해삼의 가변특성을 갖춘 콜라겐성 조직으로부터 영감을 받아 기존 소프트 액추에이터(soft actuator)를 뛰어넘는 강력하고, 빠른 수분 반응을 바탕으로 하는 자가 작동 유연 액추에이터를 개발했다.

연구성과는 국제학술지인 ‘재료화학 A 저널(Journal of Materials Chemistry A)’ 최신호에 표지논문으로 게재됐다.

해삼의 몸은 콜라겐성 조직(mutable collagenous tissue)으로 이뤄져 있어서 주변 상황에 맞게 단단해지거나 부드러워질 수 있다. 특히, 해삼의 탄성률(elastic modulus)을 수초 내에 10배까지 변화시킬 수 있어서 순식간에 작은 바위틈 사이로 들어가거나 몸을 부풀려 포식자를 위협할 수도 있다. 이는 해삼이 체내 화학조절제의 분비량을 조절함으로써 콜라겐성 조직 내에 있는 수소결합이 형성되거나 파괴되어 일어나는 변화이다.

물에 반응하는 소프트 액추에이터의 경우, 움직임이 부드럽기 때문에 변형이 잘되어야 하는 소프트 로봇 분야(soft robotics)에 적용할 수 있다. 하지만 지금까지의 소프트 액추에이터는 낮은 강성과 느린 작동 속도 때문에 한계가 있었다.

연구팀은 물과 반응해 형태를 자유롭게 바꾸는 해삼의 콜라겐성 조직으로부터 영감을 받아, 액추에이터에 프로그래밍이 가능하도록 설계했다. 이렇게 개발된 액추에이터는 아주 유연하게 변하는 대용량 나이팜(bulk pNIPAAm) 하이드로젤을 바탕으로 80℃ 물과 같은 극한 환경 속에서도 기존의 물을 에너지원으로 사용하는 소프트 엑추에이터의 200배(2뉴턴)에 버금가는 작동력과, 300배(1/3초) 빠른 작동 속도를 보였다.

그 밖에도 여러 번의 테스트를 통해, 액추에이터에 매우 높은 변형률(300%)이 가했음에도 불구하고 원형을 복원하는 견고함을 보였다.

개발된 액추에이터는 사람의 팔과 같이 재료 잡기, 들어 올리기와 같은 작업을 하는 로봇 그리퍼(Gripper)와 같은 산업용 로봇이나 상처를 봉합하는 상처 봉합기(wound closure), 인공 손가락 등 산업계와 생체의학 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.

김동성 교수는 “수분이 소프트 로봇에 닿으면 동작하는데, 유연하고 변형이 잘 되어 다양한 환경에서 적응이 가능하다”며, “새롭게 개발한 하이드로젤 액추에이터는 매우 강력하고 작동이 빠르기 때문에 전기가 없는 곳에서도 화학에너지를 이용해 로봇을 작동할 수 있다”고 말했다.

이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업 중견연구, 원천기술개발사업 바이오 의료기술개발, 산업통산자원부 알키미스트 사업의 지원을 받아 수행됐다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
이 기사에 대한 댓글 이야기 (0)
자동등록방지용 코드를 입력하세요!   
확인
- 200자까지 쓰실 수 있습니다. (현재 0 byte / 최대 400byte)
- 욕설등 인신공격성 글은 삭제 합니다. [운영원칙]
이 기사에 대한 댓글 이야기 (0)
장길수의 다른기사 보기  
폰트키우기 폰트줄이기 프린트하기 메일보내기 신고하기
트위터 페이스북 구글+ 밴드 뒤로가기 위로가기
인기기사
1
파스토, 용인 스마트물류센터 추가 오픈
2
트위니-핌즈, 자율주행 로봇 활용 물류 사업 협력
3
‘제2회 MARS 월드포럼’, 대전컨벤션센터에서 개최
4
아마존, 로봇청소기업체 아이로봇 2조 2천억원에 인수
5
아마존, 아이로봇 인수로 강력한 로봇 생태계 구축
6
페덱스, 향후 3년간 버크셔 그레이 로봇 2600억원 규모 구매
7
비욘드 이매지네이션, 셀프 랩스에 휴머노이드 로봇 1천대 공급한다
8
자율주행 시스템용 AI 스타트업 '퍼셉티브 오토마타' 좌초
9
호주 시드니대-리치 로보틱스, 우주로봇 협력
10
美 카네기멜론대, 항공기용 인공지능 파일롯 개발
로봇신문 소개기사제보광고문의불편신고개인정보취급방침이메일무단수집거부청소년보호정책    *국제표준간행물번호 ISSN 2636-0381 *본지는 인터넷신문위원회 자율심의 준수 서약사입니다
08298) 서울 구로구 공원로 41(구로동, 현대파크빌 526호)  |  대표전화 : 02)867-6200  |  팩스 : 02)867-6203
등록번호 : 서울 아 02659  |  등록일자 : 2013.5.21  |  발행인·편집인 : 조규남  |  청소년보호책임자 : 박경일
Copyright © 2013 로봇신문사. All rights reserved. mail to editor@irobotnews.com