울산과학기술원 연구진이 혁신적인 자기 복합 인공 근육을 개발했다. 기존 인공근육에 비해 자체 무게의 1000배 이상을 견딜 수 있어 로봇, 웨어러블 기기 등에 더욱 강력한 로봇팔을 탑재할 수 있을 것으로 기대된다. 해당 논문은 신간호에 게재됐다. 네이처커뮤니케이션즈의
인간 근육의 부드러운 움직임을 모방한 유연한 인공 근육은 로봇공학, 웨어러블, 바이오의학 등 다양한 분야에서 인기 있는 기술이 되었습니다. 그러나 기존의 인공 근육은 충분히 단단하지 않고 원치 않는 진동이 발생하는 경우가 많아 무거운 물체를 들어올리고 정밀한 제어를 유지하기가 어렵습니다.
이러한 병목 현상을 극복하기 위해 연구진은 엄청난 자기력을 생성하는 강자성 입자와 다기능 강성 재료로 만들어진 형상 기억 폴리머를 결합하여 하중 지지력과 탄성이 크게 향상된 새로운 연자성 복합 인공 근육을 만들었습니다.
연구진에 따르면 독특한 표면처리 방식을 통해 강자성 입자와 형상기억고분자 사이에 복잡한 물리적 엉킴이 형성된다. 이러한 시너지 효과는 복합재의 기계적 특성을 향상시킬 뿐만 아니라 외부 자기장에 신속하게 반응할 수 있게 해줍니다.
테스트 결과, 새로운 인공 근육은 강성이 2,700배, 유연성은 8배 이상 향상된 놀라운 적응성을 보여주었다. 견고한 조건에서는 자체 무게의 1,000배인 인장 응력과 압축 응력의 3,690배를 견딜 수 있습니다.
외부 진동의 영향을 완화하기 위해 연구진은 2층 구조도 사용했는데 그 중 하나가 하이드로겔이었습니다. 이러한 설계를 통해 빠른 동작 중에도 인공 근육을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
연구진에 따르면, 이 새로운 인공 근육의 기계적 특성과 유연성은 기존 인공 근육을 능가합니다. 레이저 가열, 자기장 등 다양한 방법을 활용해 인공근육을 원격으로 제어해 신장, 수축, 굴곡, 비틀기 등 기본적인 움직임은 물론 물체의 정밀한 조작 등 복잡한 움직임도 수행할 수 있다.