물속에서도 자유롭게 작동하는 광(光)화학 기반 '소프트 로봇용 인공 근육'이 개발됐다.

한국화학연구원은 김현 박사와 부산대 이하범 교수, 미국 텍사스 에이 앤 엠(Texas A&M)대 테일러 웨어(Taylor H. Ware) 교수 공동 연구진이 빛으로 움직이는 결정성 액정 탄성체 기반의 수중 로봇용 인공 근육을 개발했다고 2일 밝혔다.

기존 소프트 로봇용 동력 장치는 전기·공압·유압·열 등으로 구동되는데 배터리, 모터, 기어 등 복잡한 부품이 물에 노출되면 안정적 제어 등을 하기 어려웠다.

따라서 빛을 이용, 변형을 유도하는 광열 또는 광화학 소재가 주목받고 있다.

연구진은 '아조벤젠 기능화된 결정성 액정 탄성체(AC-LCE)' 소재를 활용, 물속에서 더 많은 형태 변형과 강력한 운동 능력을 구현했다.

강성이 조절되는 새로운 액정 고무 소재에 광화학 분자 '아조벤젠'을 넣어 빛을 받으면 움직이도록 만들었다.

그동안 활용이 힘들었던 스프링 구조 형태의 AC-LCE 인공 근육 소재를 선형 및 고리형으로 제작, 로봇 부품처럼 조립해 성능을 실험한 결과, 기존 광화학 기반 인공 근육 소재보다 늘어나거나 줄어드는 길이는 3배 이상, 움직이는 힘은 포유류의 일반적인 근육보다 2배 이상 강했다고 연구진은 설명했다.

이 소재는 수중 환경에서 자외선과 가시광선으로 수축·이완을 원격 조절해 소프트 로봇에 동력을 제공, 물속을 이동하게 하거나 로봇 손이 물체를 쥐거나 놓도록 하는 모습을 보여줬다.

배터리, 기계장치, 와이어, 펌프 등 어떤 연결 없이도 빛 만으로 100회 이상 반복적으로 조작할 수 있었다.

연구진은 "기존 기계·전기 장치 기반 동력 장치 한계를 극복, 수중 환경에서도 별도 전원이나 기계장치 연결 없이 작동할 수 있는 차세대 소프트 로봇 소재 기술을 제시한 점에서 큰 의미가 있다"며 "추가 연구를 통해 의료, 국방, 극한 환경 등 다양한 분야 실용화도 목표로 하고 있다"고 말했다.

부산대 서원빈 학생이 제 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '스몰(Small)' 후면 표지 논문으로 게재됐다.