한국과학기술연구원(KIST·원장 윤석진)은 두 가지 기능을 가진 '야누스 구조' 소프트 로봇을 제조하고, 이를 메탄올 검출 스마트 센서화하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.
김대윤 기능성복합소재연구센터 박사와 전승렬 탄소융합소재연구센터 박사팀이 정광운 전북대 교수와 이룬 성과다.
전통적인 금속 기반 로봇은 유연한 동작이 어렵고, 오작동 시 사람에게 해를 가할 수 있다. 최근 부드러운 유연 소재로 이뤄진 '소프트 로봇'이 등장했으나 제어가 쉽지 않다.
연구팀은 문어와 같은 연체동물에 착안했다. 소프트 로봇 움직임을 컴퓨팅 제어하는 대신 주변 환경에 자동 반응하도록 하는 방식을 택했다.
팽창하는 능력이 서로 다른 두 종류 고분자 유연 필름을 패터닝해 주변 환경에 맞춰 소프트 로봇이 자연스럽게 굽힘·접힘·비틀림 등 방식으로 움직이게 했다.
또 나비 등 곤충에게서 볼 수 있는 나선형 나노 구조를 소프트 로봇에 도입해 다양한 빛깔을 선택적으로 반사하는 '광결정 특성'을 부여했다. 소프트 로봇이 움직이면 색도 바뀌어 사용자가 움직임을 쉽게 인지할 수 있게 했다.
한승희 인턴 연구원은 이런 소프트 광결정 로봇을 응용해 물이 메탄올에 오염됐는지 여부를 쉽고 빠르게 알아낼 수 있는 센서도 개발했다.
이 센서는 수십 회 이상 재사용 가능하고, 별도 에너지가 필요하지 않다. 언제 어디서나 간편하게 메탄올 오염을 알 수 있다. 소프트 로봇 나선형 나노 구조에서 나오는 원형 편광 특성은 위변조가 까다로워 제품 신뢰성 확보에도 유리하다.
김대윤 박사는 “향후 다양한 외부 자극에 동시에 즉각 반응하는 소재가 개발된다면 소프트 로봇이 폭넓게 상용화될 수 있을 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 KIST의 K-랩 프로그램과 한국연구재단(NRF) 우수신진연구 프로그램 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈'에 표지논문으로 게재됐고, 로봇공학 분야 핫토픽에 선정됐다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
