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'소프트로봇'통합검색 결과 입니다. (3건)

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섬유로 만든 압전센서 유연성 6배…1만회 접어도 "이상무"

배터리 걱정없는 압전섬유센서가 개발됐다. 섬유로 만들어 최대 6배까지 늘어난다. 전자피부나 소프트 로봇 제작 등에 활용 가능할 전망이다. 기술 개발은 김미소 KAIST 기계공학과 교수 연구팀이 수행했다. 기존 압전 섬유 센서 내구성을 훨씬 뛰어넘는다. 1만회 반복 작업에도 성능저하가 없는 것이 확인됐다. 핵심은 코일에 리프와 그리프 매듭 기법을 응용한 것. 리프 매듭은 잎이 겹쳐진 것처럼 납작하게 계속 잇는 구조고, 그리프 매듭은 강하게 움켜쥐듯 고정하는 결속 방식이다. 연구팀은 먼저 압전 나노섬유 내부에 탄성 고분자 미세 입자를 넣어 서로 촘촘하게 맞물리는 구조를 만들었다. 이는 벨크로(찍찍이)처럼 구조들이 서로 지지해주는 효과를 내며, 센서가 반복적으로 늘어나더라도 원래 형태로 회복할 수 있게 돕는다. 또 전기를 모으는 전극과 전기를 생성하는 압전층이 자연스럽게 연결되도록 설계했다. 서로 다른 재질을 강하게 이어 붙여 충격이나 변형에도 쉽게 떨어지지 않도록 했다. 연구팀이 이를 통해 유연성과 고정력 및 전기신호에 대한 안정성을 확보한 것. 실험결과 센서는 원래 길이의 약 6.7배인 최대 668%까지 늘어나도 정상 출력이 이루어졌다. 연구팀은 이 센서가 생체신호 모니터링이나 디지털 헬스케어 기기, 전자 피부, 소프트 로봇용 감각 센서 등에 적용 가능할 것으로 내다봤다. 오는 8월 미국 일리노이대학교 대학원 입학(박사과정)을 앞둔 논문 제1저자 최용준 연구원은 "기존에는 메탈로 만든 평면형 센서가 주류였는데, 이는 로봇 등에 활용하기에는 유연성 등에 문제가 있었다"며 "5년 뒤 상용화가 목표"라고 설명했다. 논문 제3저자인 남지수 박사과정생은 "1만회 구부림 테스트에서도 정상 작동했다"고 말했다. 그는 또 "섬유 소재는 고분자 PVDF-TrFE (폴리비닐리덴 플루오라이드-트리플루오로에틸렌)을 사용했다. 이를 50회 꽈서 코일을 제작했다"며 "현재 연구실에서 화이버센서 연구만 5년 진행했다. 특허 등은 출원했는데, 중장기적 관점에서 사업화를 계획하고 있는 것으로 안다"고 답했다. 김미소 교수는 “기계적 복원성과 전기적 신뢰성을 동시에 확보했다"며 "향후 소프트 로봇용 감각 센서 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 전했다. 연구결과는 나노공학 및 재료과학 분야 국제 학술지 'ACS 나노(IF16.1)에 게재됐다.

2026.06.18 09:14박희범 기자

전기 없이 188번 연속 점프하는 로봇 나왔다

별도 전력 공급 없이 빛만으로 188번 연속 점프에 성공한 소프트 로봇이 등장해 주목받고 있다고 과학매체 인터레스팅엔지니어링이 최근 보도했다. 원중 옌(Wenzhong Yan) 미국 캘리포니아대학교 데이비스캠퍼스 기계·항공우주공학과 조교수가 주도한 이번 연구는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 게재됐다. 칩·배터리 없이 빛으로만 움직여 곤충 크기의 소프트 로봇은 컴퓨터 칩이나 전선, 배터리 없이 오직 소재의 물리적 특성만으로 구동된다. 별도 모터나 내장 프로세서 없이 구조 자체의 기하학적 설계와 재료 반응을 통해 스스로 구부러지고, 튕기듯 움직인 뒤 원래 상태로 되돌아간다. 로봇은 '액정 엘라스토머'라는 고무와 유사한 소재로 제작됐다. 이 소재는 빛에 노출되면 형태가 변하는 특성을 지닌다. 빛을 받으면 엘라스토머가 수축하면서 곡선형 빔 구조에 탄성 에너지를 저장하고, 저장된 에너지가 임계점에 도달하면 순간적으로 방출되며 로봇을 공중으로 솟구치게 한다. 점프 과정에서 로봇이 스스로 그림자를 만들어 빛을 차단하면 소재가 식으면서 원래 형태로 복원된다. 이 과정이 반복되면서 연속적인 점프가 가능해진다. 예상 뛰어넘은 188회 연속 점프 연구진은 당초 지속적인 조명 아래에서 로봇이 몇 차례 점프한 뒤 멈출 것으로 예상했다. 그러나 실험 결과 로봇은 멈추지 않고 188회 연속 점프를 기록했다. 옌 교수는 “정말 신나고 놀라운 일이었다. 전혀 예상하지 못했던 결과”라고 밝혔다. 또한 성능 한계를 확인하기 위해 추가 하중을 실은 실험에서도 로봇은 자체 무게의 최대 1700배에 달하는 약 300밀리그램(㎎)을 운반하면서도 기능 저하를 보이지 않았다. 연구진은 움직임을 소프트웨어로 프로그래밍하는 대신, 반복 동작이 자연스럽게 발생하도록 기하학적 구조와 소재 조성을 설계했다. 즉, 지능을 전자 장치가 아닌 재료 자체에 내재화한 것이다. 산불 감시 등 현장 적용 모색 연구진은 실험실 시연을 넘어 실제 환경에서의 활용 가능성도 탐색하고 있다. 대표적인 응용 분야로는 산불 감시가 거론된다. 연구진은 “기본 구상은 로봇이 센서를 탑재한 채 계속 점프하도록 하는 것”이라며 “연기나 불꽃을 감지하면 산불을 모니터링하는 담당자에게 신호를 보내는 방식”이라고 설명했다. 이어 “이 시스템은 다양한 환경 요인을 감지할 수 있는 역동적이고 분산된 네트워킹 체계로 발전할 수 있다”고 덧붙였다.

2026.03.06 15:29이정현 미디어연구소

"빛만 비췄을 뿐인데"…물 속에서도 배터리 없이 움직이는 로봇 광근육 개발

한-미 연구진이 대기 중에서는 물론, 물속에서도 배터리 없이 반복 작동하는 소프트 로봇용 광근육을 개발했다. 한국화학연구원 김현 박사와 부산대학교 이하범 교수, 미국 텍사스 A&M대 테일러 웨어 교수 공동 연구팀은 빛으로 움직이는 '결정성 액정 탄성체(AC-LCE)' 소재를 기반으로 인공 근육을 구현했다고 2일 밝혔다. 이 소재는 자외선과 가시광선에 반응해 수축·이완하는 특성이 있다. 작동 후에도 일정 시간 변형 상태를 유지하는 '구동 자물쇠' 기능도 갖췄다. 이 때문에 별도 배터리나 기계 장치 없이도 물속에서 반복 동작이 가능하다. 연구팀은 이 인공 근육을 스프링 구조로 제작해 실험한 결과, 기존 광화학 기반 인공 근육 대비 작동 거리 3배, 구동력 2배 이상 향상된 성능을 입증했다. 포유류 근육보다도 강한 힘을 냈다. 특정 구조 설계를 통해 동작 방향도 자유롭게 제어 가능하다. 로봇 손이나 몸통에 장착해 물체를 쥐거나 물속을 자율 이동하는 등의 복잡한 동작도 구현했다. 이 연구는 차세대 수중 소프트 로봇뿐만 아니라 의료, 국방, 극한 환경용 장치 등 다양한 분야에 응용될 수 있다. 김현 박사는 "배터리, 기계장치, 와이어, 펌프 등 어떠한 연결 없이도 빛 만으로 100회 이상 반복 조작했다"며 "오는 2030년 실용화를 목표로 한다"고 말했다. 화학연 이영국 원장은 “수중 환경에서 별도 전원이나 기계장치 연결 없이 작동하는 차세대 소프트 로봇 소재 기술을 제시했다는데 의미가 있다”며 "향후 첨단 로봇, 헬스케어 기기 등 다양한 분야에서 혁신적인 응용이 가능할 것"으로 기대했다. 논문은 2025년 2월 국제 학술지 스몰(Small)에 후면 표지 논문으로 게재됐다. 연구는 과기정통부와 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐다.

2025.05.04 12:00박희범 기자