자유자재 알록달록 이건 뭐?
자유자재 알록달록 이건 뭐?
  • 함예솔
  • 승인 2018.08.10 23:05
  • 조회수 822
  • 댓글 0
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소프트 로봇. 출처: youtube 갈무리
소프트 로봇. 출처: youtube 갈무리

생체의 움직임과 색 변화를 모사한 새로운 소프트 액추에이터가 개발됐습니다. 움직임과 동시에 색변화가 가능한 소프트 액추에이터를 개발한 건 세계 최초라고 하는데요. 향후 위장로봇과 예술로봇 등 소프트 로봇의 새로운 길을 열 것으로 보입니다.

 

액추에이터가 뭐에요?

 

소프트 액추에이터 모식도. 출처: 한국연구재단
소프트 액추에이터 모식도. 출처: 한국연구재단

액추에이터란 전기 등의 동력을 이용해 기계를 동작시키는 구동 장치입니다. 서울대학교 고승환 교수 연구팀은 고분자로 만들어진 탄력있고 가벼운 물질을 이용해 소프트 액추에이터를 개발했습니다. 이는 기존의 강체 액추에이터와 달리, 로봇에 자유로운 움직임을 줘 곡면이나 깨지기 쉬운 물체도 다룰 수 있게 해준다고 합니다.

 

이로써 기존의 소프트 엑추에이터의 낮은 자유도의 한계를 극복했다고 하는데요. 연구팀은 자유로운 움직임을 위해 열평창계수가 물리적 방향에 따라 달라지는 고분자 필름을 사용했습니다. 이 덕분에 필름 방향에 따라 움직이는 방향을 자유자재로 설계할 수 있다고 합니다.

 

소프트 액추에이터의 다양한 구동모습. 출처: 한국연구재단
소프트 액추에이터의 다양한 구동 모습. 출처: 한국연구재단

이 소프트 액추에이터는  두개의 얇은 필름의 커다란 열팽창 계수 차이에 의해 구동되며, 이전에 보고된 열반응성 소프트 액추에이터에 비해 낮은 온도인 약 40℃에서 큰 굽힘 곡률을 보여준다고 합니다. 참고로 열반응성 액추에이터의 경우 100℃ 이상의 고온의 열원이 필요하다고 합니다. 또한 신축성 있는 투명 히터를 적용해 큰 굽힘과 반복적인 움직임에도 히터의 성질을 유지할 수 있고, 최대 곡률에서 1만회 이상의 구동에도 우수한 안전성과 내구성을 보여준다고 합니다. 

 

생페모방 소프트 로봇으로서의 다양한 응용. 출처: 한국연구재단
생체 모방 소프트 로봇의 다양한 응용. 출처: 한국연구재단

이전에 제시됐던 생체모방 로봇 연구에서는 위장, 색변화와 관련된 연구는 거의 찾아볼 수 없었다고 합니다. 그런데 이번 연구에서 연구팀은 움직이는 방향이 자유로울 뿐 아니라 움질일 때마다 색도 변할 수 있게 했습니다. 온도 감응형 염료 코팅 공정으로 색변화 기능을 부여한 것인데요.

 

고승환 교수는 "생체모방 로방, 위장 로봇, 인공 근육, 예술 로봇 같은 다양한 소프트 로봇에 적용될 수 있을 것"이라고 전했습니다. 이 연구는 국제학술지 <Advanced Functional Materials>에 게재됐습니다. 



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