[더테크=조재호 기자] 

의료기기와 웨어러블 디바이스, 소프트 로봇 등에 적용할 수 있는 이온성 고분자 인공근육을 이용한 유체 스위치를 카이스트에서 개발했다.

카이스트는 오일권 기계공학과 교수 연구팀이 초저전력에서 작동하며 협소한 공간에서 활용할 수 있는 인공근육과 소프트 유체 스위치를 개발했다고 4일 밝혔다.

연구팀이 개발한 이온성 고분자 인공근육은 금속 전극과 이온성 고분자로 구성됐다. 전기에 반응해 힘과 움직임을 발생시키는데 0.01V의 초저전력에서 구동하면서 무게 대비 큰 힘을 낼 수 있도록 다공성의 공유결합성 유기 골격구조체(pS-COF)를 활용했다.

머리카락 정도의 얇은 두께로 제작된 인공근육은 10mg이라는 무게 대비 34배의 큰 힘을 내며 부드러운 움직임을 지녔다. 연구팀이 개발한 유체 스위치를 통해 정교한 움직임을 구현하는데 성공했다.

이번 연구를 주도한 오일권 교수는 “초저전력으로 작동하는 전기화학적 연성 유체 스위치는 유체 제어를 기반으로 하는 소프트 로봇과 소프트 일렉트로닉스, 미세유체공학 분야에서 많은 가능성을 열어줄 수 있다”며 “스마트섬유에서 생체 의료기기에 이르기까지 초소형 전자 시스템에 적용해 다양한 산업현장에서 즉시 활용할 수 있는 잠재력을 지녔다”고 말했다.

유체 스위치는 인공근육을 제어할 수 있는 스위치다. 인간의 근육을 모방한 인공근육은 전통적인 모터에 비해 유연하고 자연스러운 움직임으로 소프트 로봇이나 의료기기, 웨어러블 디바이스에서 사용되는 기본 소자 중 하나다. 이러한 인공근육은 전기, 공기 압력, 온도 변화와 같은 외부 자극을 활용해 움직이는데 이 움직임을 정교하게 제어하는 것이 중요하다.

아울러 기존 모터기반 스위치는 딱딱하고 큰 부피로 공간의 제약이 컸다. 연구팀은 좁은 관속에서도 큰 힘을 내며 유체 흐름을 제어할 수 있는 이온성 고분자 인공근육을 개발하고 이를 소프트 유체 스위치로 활용하는 방법을 개발했다.

이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴스드’의 2023년 12월 13일자에 게재됐다.