전기 통하면 6시간동안 이완-수축… 로봇-장애인 보조기구에 적용 가능
그래핀을 이용해 6시간 동안 한결같이 작동하는 ‘꿈의 인공근육’ 소재를 국내 연구진이 개발했다. 이 소재로 인공근육을 만들면 의수나 의족, 사람처럼 자연스럽게 움직이는 로봇을 개발하는 데 유용할 것으로 보인다.
인공근육은 전기가 통하면 길이가 변하는 일종의 특수 소재다. 가령 인공근육을 로봇의 골격 앞뒤에 붙이면 사람이 팔다리를 접었다 펼 때 근육이 늘어났다 줄어드는 것처럼 길이를 마음대로 조절할 수 있다.
현재 의수 및 의족에는 전기모터나 유압식 펌프가 인공근육을 대신하고 있다. 이 때문에 소음이 크고 움직임도 부자연스러운 편이다. 이런 문제를 해결하기 위해 인공근육 연구가 진행됐지만 압전소자를 이용하는 경우가 많아 진짜 근육보다 수축 정도나 수축 속도도 만족스럽지 못했다.
오일권 KAIST 기계항공시스템학부 교수팀은 그래핀을 이용해 수축 성능과 효율을 높이는 데 성공했다. 특수 처리한 그래핀을 쌓아 종잇장처럼 얇은 5μm(마이크로미터·1μm는 100만분의 1m) 두께의 전극을 만들어 인공근육으로 활용한 것이다. 실험 결과 그래핀 인공근육은 6시간 동안 성능이 일정하게 유지됐다.
오 교수는 “그래핀 인공근육을 이용해 로봇이나 장애인용 보조기구에 쓸 수 있는 새로운 구동장치를 개발할 수 있다”면서 “5년 내에 상용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
이 연구 결과는 나노 분야의 세계적 학술지 ‘ACS 나노’ 최신호에 게재됐다.
대전=전승민 동아사이언스 기자