런던의 퀸메리 대학교(Queen Mary University)의 연구원들은 자체 감지 기능을 갖춘 새로운 전기 가변 강성 인공 근육을 개발하여 생체 공학 분야에서 탁월한 돌파구를 개척했다. 고급 지능형 시스템(Advanced Intelligent Systems)에서 공개된 이 혁신적인 기술은 소프트 로봇 공학 및 의료 응용 프로그램의 영역을 변화시키게 된다.

가변 강성 기술과 그 잠재력

퀸메리 대학교의 수석 연구원이자 강사인 장 케타오(Ketao Zhang) 박사는 “로봇, 특히 유연한 재료로 만든 로봇에 자가 감지 기능을 제공하는 것은 진정한 생체 지능을 향한 중추적인 단계이다”고 말한다.

연구팀이 고안한 새로운 인공근육은 길이 방향으로 200%가 넘는 신축력을 보이는 놀라운 내구성을 보여 다양한 응용이 가능한 우수한 후보군이다.

이 인공근육의 강성은 전압을 조절함으로써 급격하게 변화할 수 있으며, 강성 변화가 30배를 넘는 연속 변조가 가능하다. 이 전압 구동 기능은 다른 인공 근육에 비해 응답 속도 측면에서 상당한 이점을 제공한다. 또한 근육은 저항 변화를 통해 자체 변형을 모니터링할 수 있으므로 별도의 센서 배열이 필요하지 않으며 제어 메커니즘이 단순화되고 비용이 절감된다.

간단한 제조 및 광범위한 응용 프로그램

자가 감지 인공 근육의 제작 과정은 간단하고 신뢰할 수 있다. 탄소 나노 튜브를 초음파 분산 기술을 이용해 액상 실리콘과 혼합한 뒤 균일하게 코팅해 얇은 층의 음극을 만들어 인공근육의 센싱 부분 역할도 한다. 액체 재료가 경화된 후 완전한 자가 감지 가변 강성 인공 근육이 형성된다.

이 유연한 가변 강성 기술의 잠재적인 응용 분야는 소프트 로봇 공학에서 의료 응용 분야에 이르기까지 광범위하다. 이 기술과 인체의 원활한 통합은 장애인이나 환자가 필수적인 일상 업무를 수행하는 데 도움이 될 수 있는 가능성을 열어준다. 자체 감지 인공 근육을 통합함으로써 웨어러블 로봇 장치는 환자의 활동을 모니터링하고 강성 수준을 조정하여 저항을 제공하여 재활 훈련 중에 근육 기능 회복을 용이하게 한다.

장(Zhang) 박사는 이 연구의 중요성을 강조하면서 “이러한 의료 로봇을 임상 환경에 배치하기 전에 해결해야 할 과제가 아직 남아 있지만 이 연구는 인간-기계 통합을 향한 중요한 진전을 나타낸다. 소프트 웨어러블 로봇의 미래 개발을 위한 청사진을 제공한다.”

런던의 퀸메리 대학교 연구원들이 수행한 획기적인 연구는 바이오닉스 분야에서 중요한 이정표를 나타낸다. 자체 감지 전기 인공 근육의 개발은 소프트 로봇 공학 및 의료 응용 분야의 발전을 위한 단계를 설정하여 생체 공학 기술의 잠재력을 실현하는 데 중요한 단계를 표시한다.