자신보다 10만배 무거운 짐도 번쩍 드는 인공근육 개발

김선정 한양대 교수팀 참여 국제나노연구팀

국제 나노연구팀이 개발한 인공근육은 머리카락보다 가는 실 모양의 소재를 꼬아 만든 것으로 튼튼하면서도 아주 유연해 다양한 동작이 가능하다. 사이언스 제공

국내 과학자가 포함된 국제 공동연구팀이 자신의 무게보다 10만 배나 무거운 짐을 들 수 있는 인공근육을 개발했다. 이 근육은 강하면서도 유연해 비틀고 회전하는 동작도 가능하다.

한양대 전기생체공학부 김선정 교수팀(사진)은 미국 호주 등의 국제 나노연구팀과 함께 강하면서도 유연한 실 모양의 인공근육을 개발했다고 15일 밝혔다.

인공근육은 전기를 흘려주면 운동을 하는 물질이나 장치를 뜻한다. 지금까지 개발된 인공근육은 늘어나거나 줄어들 수 있어 굽히거나 펴는 동작은 할 수 있었지만 비틀거나 회전운동은 하지 못했다.

연구팀은 지름이 0.015mm에 불과한 원통형 탄소나노튜브 안에 파라핀을 넣어 실 모양의 새로운 하이브리드 소재를 만들었다. 이 소재에 열을 가하면 파라핀이 팽창하면서 소재 전체의 부피가 늘고 길이는 짧아진다. 이런 현상을 이용해 소재를 나선형으로 꼬아놓으면 비트는 동작은 물론이고 회전운동도 가능하다.

이 소재로 만든 근육은 매우 유연해 실처럼 꼬거나 매듭을 지을 수 있고 바느질도 가능하다. 강도 역시 뛰어나다. 이 근육은 수축할 때 0.025초의 속도로 빠르게 줄어들 뿐만 아니라 실제 근육이 수축할 때 내는 힘보다 훨씬 더 강한 힘을 낼 수 있다.

연구진은 이 인공근육이 구조가 간단하면서 성능이 뛰어나기 때문에 로봇이나 섬세한 수술을 위한 장비, 초소형 모터나 밸브 등 다양한 곳에 활용할 수 있다고 설명했다.

김 교수는 “이 인공근육은 연구실에서 액체 속에서나 작동하는 것이 아니라 일반 대기 중에서도 작동이 가능해 곧바로 실용화가 가능하다”며 “모터나 로봇 산업, 의생명 분야에 파급 효과가 클 것으로 기대된다”고 말했다.

이 연구 결과는 세계적 과학 학술지 ‘사이언스’ 16일자에 실렸다.

이재웅 동아사이언스 기자 ilju2@donga.com