"인간 근육보다 17배 강하다" KAIST 연구팀 복합섬유 인공 근육 개발

이상우 기자 2022-12-05 18:10

기존 인공 근육 대비 운동 범위 강화...인간 근육보다 17배 강해

KAIST 연구팀이 인간 근육보다 17배 강한 인공 근육을 개발했다고 5일 밝혔다.[사진=KAIST]

국내 연구진이 인간 근육과 유사하면서도, 17배나 강한 힘을 낼 수 있는 인공 근육을 개발했다.

한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀이 부산대 안석균 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 그래핀-액정 복합섬유를 이용한 인공 근육 개발에 성공했다고 5일 밝혔다.

동물 근육은 신경 자극에 의해 형태가 변하면서 기계적인 운동을 일으키는 것으로 알려져 있다. 로봇이나 인공장기 등 다양한 분야에서 동물과 유사한 운동을 위한 기술이 개발돼왔으나, 지금까지는 기계장치에 의존한 것이 대부분이다.

최근에는 유연성을 가지는 신소재를 이용해 생명체 근육같이 유연하면서도 기계적 운동을 일으킬 수 있는 인공 근육이 연구되고 있다. 다만 기존 연구는 운동 범위가 동물 근육보다 제한되고, 강한 운동을 위해서는 부가적인 에너지 저장과정이 필요했다.

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김상욱 교수 연구팀이 개발한 신소재는 온도 변화에 따라 큰 수축을 일으키는 액정물질에 고품질 그래핀을 적용했다. 레이저를 이용한 원격제어가 가능하며, 인간 근육의 작업 수행능력보다 17배, 출력밀도보다 6배 높은 운동능력을 구현했다.

연구팀은 실제로 인공 근육을 이용해 1㎏ 아령을 들어 올리는 데 성공했으며, 인공 근육으로 만든 자벌레는 살아있는 자벌레보다 3배나 빠른 속도로 움직이는 기록을 달성했다.

김 교수는 "이번 연구를 시발점으로 실용성 있는 인공 근육 소재가 로봇 산업과 웨어러블 기기에 적용될 수 있으며, 4차 산업 혁명에 따른 비대면 과학기술에서도 크게 이바지할 수 있을 것"이라고 말했다.

KAIST 신소재공학과 김인호 박사가 제1 저자로 참여한 이번 연구는 영국 과학 학술지 '네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)'에 지난 10월 27일 출간됐다. 또한 관련 기술에 대한 특허를 국내외에 출원해 KAIST 교원창업 기업인 '소재창조'를 통해 상용화를 진행할 계획이다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단의 리더연구자지원사업인 다차원 나노조립제어 창의연구단과 기초연구 사업의 지원을 받아 수행됐다.