우리 연구진이 '부드러운 3D 프린팅' 기술을 구현했다. 이로써 마치 사람 손처럼 부드럽게 휘는 것은 물론이고 딱딱한 기존 로봇 손으로는 깨트리기 쉬웠던 달걀도 안정적으로 집을 수 있었다.
로봇 손 뿐만 아니라 다양한 웨어러블·맞춤형 의료기기에까지 활용도가 높다.
한국과학기술원(KAIST)은 이승철 기계공학과 교수팀이 나종범 한국과학기술연구원(KIST) 극한물성소재연구센터 박사팀, 박범수 서울과기대 생산시스템 및 설계공학전공 교수와 함께 AI를 활용해 3D 프린팅이 가능하면서도 고무처럼 크게 늘어나는 소재를 개발했다고 1일 밝혔다.
연구팀은 디지털 라이트 프로세싱(DLP) 기술을 활용했다. 액체 소재에 빛을 비춰 원하는 모양으로 굳히는 이 3D 프린팅 기술은 복잡한 구조를 빠르게 만들 수 있다. 다만 '잘 뽑히면서 잘 늘어나는 소재'를 만드는 것이 어려웠다. 출력이 잘 이뤄지도록 묽게 만들면 신축성·강도가 떨어진다. 반대로 튼튼하게 만들면 점도가 높아져 출력이 어렵다.
연구팀은 AI를 활용해 이 두 조건을 만족하는 최적의 소재 레시피를 찾았다. 다양한 배합의 액체 소재를 굳힌 뒤 얼마나 잘 늘어나는지, 얼마나 단단한지, 빛을 받으면 얼마나 빨리 굳는지, 얼마나 잘 흐르는지 등을 측정해 데이터를 구축했다.
머신러닝으로 소재 배합·성능 관계를 학습시킨 결과, DLP 3D 프린터에서 안정적으로 출력되면서 잡아당겨도 쉽게 끊어지지 않고 원래 길이보다 6배 이상 늘어나는 고신축성 소재를 만들어냈다.
이를 적용한 소프트 로봇 손은 1㎏의 물병을 들어 올렸다. 깨지기 쉬운 달걀부터 달걀판, 컴퓨터 마우스 등 모양·단단한 정도가 다른 물체까지 안정적으로 잡았다.
이번 연구는 소재 하나 개발을 넘어 AI를 활용해 원하는 성능의 소재를 빠르게 찾아내는 방법을 제시했다는 데 의미가 있다.
이승철 교수는 “앞으로 소프트 로봇과 웨어러블 기기, 맞춤형 의료기기 등 다양한 분야에서 필요한 성능을 갖춘 3D 프린팅 소재를 보다 빠르게 개발하는 데 활용할 수 있다”고 말했다.
송영한 박사와 박범수 교수가 공동 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 '네이처 커뮤니케이션즈'에 6월 4일 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
