'원피스' 주인공 팔처럼 잘 늘어나는 '인공근육' 개발…압력도 3천690배 거뜬히 견뎌

애니메이션 '원피스'의 주인공 루피는 팔이 고무처럼 무한정 늘어난다. 그러나 이 영화의 상상이 조만간 현실이 될 수 있을 전망이다. 고무처럼 8배 이상 늘어나면서도 자동차 무게를 거뜬히 견딜 수 있는 '소프트 인공근육'이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 한국연구재단(이사장 이광복)은 UNIST 정훈의 교수 연구팀이 강성 변화율을 최대 2천700배 확대한 '자성 복합 인공근육'을 개발했다고 15일 밝혔다. 소프트 인공근육은 로봇, 웨어러블 장치, 생체의료기기 등 다양한 응용 분야에서 핵심적인 기술로 주목받고 있다. 연구팀은 "기존 가변 강성 소재인 형상 기억 고분자에, 자성을 띠면서도 강한 힘을 만들 수 있는 강자성 입자를 결합해 하중 지지력과 신축성을 크게 높인 소프트 자성 복합 인공근육을 개발했다"고 말했다. 김소미 UNIST 기계공학과 연구원(석박사통합과정)은 "45℃ 이상이 되면 점차 부드러워지는데, 70℃에서 최대 8배 정도 늘어난다"며 "25℃ 상온 이하에서는 다시 딱딱해져 압축의 힘을 3천690배까지 견딜 수 있다"고 말했다. 김 연구원은 또 "실험은 10g 정도로 실시했는데, 무게를 견디는 힘은 10㎏까지 나왔다"며 "자기 무게의 1천 배를 거뜬히 견뎌냈다"고 덧붙였다. 연구팀은 "움직임을 제어하는 액추에이터로서의 작동 성능 측면에서도 에너지 효율 90.9%로 우수했다"고 부연 설명했다. 연구팀은 이 소프트 인공근육이 자기장을 적용할 수 있는 환경에서 카테터나 스텐트 같은 의료기기, 소프트 그리퍼를 포함한 정밀 제조 분야 로봇이나, 인간이 접근하기 어렵거나 위험한 환경에서 활용 가능한 원격 제어 로봇에 활용될 수 있다고 말했다. 정훈의 UNIST 기계공학과 교수(교신저자)는 "마이크로 로봇, 생체의료기기, 웨어러블 디바이스, 생체모방 로봇 등 다양한 분야에서 혁신적인 응용이 가능할 것"이라며 "다중 자극 방식인 레이저 가열과 자기장 제어를 통해 신장, 수축, 굽힘, 비틀림과 같은 기본적인 동작부터 물건을 집어 원하는 위치에 놓는 복잡한 동작까지 원격으로 구현할 수 있다”고 덧붙였다. 제1저자는 △국립부경대학교 소방공학과 성민호 조교수 △삼성전자 TSP총괄 PKG개발1팀 선가현 책임연구원 △울산과학기술원(UNIST) 기계공학과 김소미 연구원(석박사통합과정) 등이다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구 지원으로 수행됐다. 연구성과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 온라인(9월 10일)에 게재됐다.