포스텍, 해삼 모사 ‘가변형 액추에이터’ 개발
포스텍, 해삼 모사 ‘가변형 액추에이터’ 개발
  • 이시형
  • 승인 2021.07.29 21:30
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김동성 교수 연구팀
해삼 콜라겐성 조직에 영감 받아
높은 변형률에도 원형 복원 가능
산업용 로봇·생체의학 활용 기대
김동성교수님
김동성 교수
최이현박사
최이현 박사
한현석석사
한현석 석사
‘바다의 산삼’이라고 불리는 해삼. 해삼은 울퉁불퉁 둥글고 긴 모양을 하고 있지만, 손으로 만지면 처음엔 부드럽다가 딱딱하게 변한다.

이렇게 몸이 변하는 해삼의 조직을 모사해 POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 연구팀이 가변형 액추에이터를 개발했다.

29일 POSTECH 기계공학과 김동성(사진)교수, 최이현(사진)박사 (현 ㈜에드믹바이오 연구개발팀 팀장), 한현석(사진)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. 이 연구성과는 국제학술지인 ‘재료화학 A 저널(Journal of Materials Chemistry A)’ 최신호에 표지논문으로 게재됐다.

연구팀은 물과 반응해 형태를 자유롭게 바꾸는 해삼의 콜라겐성 조직으로부터 영감을 받아, 액추에이터에 프로그래밍이 가능하도록 설계했다.

이렇게 개발된 액츄에이터는 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.



포항=이시형기자 lsh@idaegu.co.kr
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