빛으로 움직이는 인공 근육…수중 로봇에 '신기원'

전기장치 없이 빛만으로 작동하는 인공 근육이 개발됐다. 차세대 수중 로봇 기술에 새로운 가능성이 열렸다는 평가가 나온다.

한국화학연구원은 4일 김현 선임연구원과 이하범 부산대 교수, 테일러 웨어 미국 텍사스A&M대 교수 공동 연구팀이 빛에 반응해 움직이는 액정 탄성체 기반의 인공 근육을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 전선이나 배터리 없이도 물속에서 100회 이상 반복 동작이 가능한 것이 핵심이다. 기존 로봇 구동 방식은 전기, 유압 등 다양한 에너지원에 의존하지만 물속에서는 장비의 방수 한계로 적용에 제약이 있었다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 아조벤젠이라는 광반응성 분자를 액정 고무에 적용한 AC-LCE 소재를 개발했다.

이 소재는 빛을 쬐면 분자 배열이 바뀌며 형태가 변형되고 일정 시간 그 상태를 유지한다. 쉽게 말해 빛을 받으면 스스로 줄었다 늘어나는 스마트 고무줄과 같다. 연구진은 이 소재를 스프링 형태로 만들어 로봇 근육에 적용했다. 실험 결과 기존 로봇 활동보다 세 배 더 큰 움직임을 보였고 포유류 근육보다 두 배 더 강한 힘을 냈다.

이 소재는 또 수중 환경에서 자외선이나 가시광선을 쬐는 것만으로도 수축·이완을 원격 조절해 소프트 로봇에 동력을 제공하는 데 성공했다. 연구팀은 “기존 기계·전기장치 기반 동력 장치의 한계를 극복하고 수중 환경에서도 별도 전원이나 기계장치 연결 없이 작동할 수 있는 소프트 로봇 기술을 제시했다는 점에서 의미가 있다”고 설명했다. 연구 성과는 국제 학술지 스몰에 게재됐다.

강경주 기자 qurasoha@hankyung.com