한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 문홍철 교수 연구팀이 먹잇감의 자극을 느끼면 잎을 닫아 붙잡는 파리지옥처럼 주변 물체를 감지하고 빛에 반응해 움직이는 이온성 소프트 로봇 '이오노그래스퍼'를 개발했다고 30일 밝혔다.

이온성 소재는 내부에 전하(양 또는 음의 전기적 성질)를 띤 작은 입자인 '이온'이 있어서 주변 전기적 변화에 반응할 수 있는 소재를 말한다.

연구팀은 로봇의 피부와 근육 역할을 하나의 부드러운 고분자 소재에 담았다. 고분자는 작은 분자들이 길게 이어진 물질로, 플라스틱이나 고무도 고분자의 한 종류다.

연구팀은 빛을 받으면 모양이 바뀌는 '아조벤젠'과 공기 중 수분을 흡수하는 고분자를 결합해 내부에서 이온이 움직일 수 있는 그물망 구조를 만들었다.

전하를 띤 물체가 가까워지면 그 물체가 주변에 미치는 전기적 영향으로 소재 안의 양이온과 음이온이 재배열된다.

풍선에 머리카락을 문지른 뒤 가까이 가져가면 머리카락이 반응하듯 물체가 직접 닿지 않아도 주변의 전기적 영향으로 소재 내부에 변화가 생기는 것이다.

연구팀은 이때 나타나는 전기 신호를 이용해 별도의 감지용 전압 없이 물체의 접근과 움직임을 알아냈다.

소재를 움직일 때는 자외선을 비춘다. 이 경우, 빛을 받은 아조벤젠의 모양이 바뀌고 소재의 한쪽 면에서 수분이 빠져나가면서, 한쪽이 먼저 마른 얇은 종이처럼 소재가 굽는다.

연구팀은 이 움직임으로 물체를 붙잡는 모습을 시연했다고 설명했다.

이 과정에서 고분자 구조가 천천히 풀릴 때까지 변형된 형태를 10분 이상 유지했다.

문홍철 교수는 "붙잡은 자세를 유지하기 위해 계속 빛을 비출 필요가 없다"며 "이번 연구의 특징은 물체를 알아채는 기능, 움직이는 기능, 바뀐 형태를 일정 시간 유지하는 기능을 하나의 소재에 구현했다는 점"이라고 말했다.

이어 "로봇의 피부와 근육을 따로 붙이지 않고, 하나의 소재가 물체를 감지하고 빛을 받으면 움직이도록 만들었다"며 "앞으로 AI 제어 기술을 결합해 피지컬 AI 로봇에 활용할 수 있는 감각·구동 소재로 발전시키겠다"고 덧붙였다.