한-미 연구진이 대기 중에서는 물론, 물속에서도 배터리 없이 반복 작동하는 소프트 로봇용 광근육을 개발했다.
한국화학연구원 김현 박사와 부산대학교 이하범 교수, 미국 텍사스 A&M대 테일러 웨어 교수 공동 연구팀은 빛으로 움직이는 ‘결정성 액정 탄성체(AC-LCE)’ 소재를 기반으로 인공 근육을 구현했다고 2일 밝혔다.
이 소재는 자외선과 가시광선에 반응해 수축·이완하는 특성이 있다. 작동 후에도 일정 시간 변형 상태를 유지하는 '구동 자물쇠' 기능도 갖췄다. 이 때문에 별도 배터리나 기계 장치 없이도 물속에서 반복 동작이 가능하다.
연구팀은 이 인공 근육을 스프링 구조로 제작해 실험한 결과, 기존 광화학 기반 인공 근육 대비 작동 거리 3배, 구동력 2배 이상 향상된 성능을 입증했다. 포유류 근육보다도 강한 힘을 냈다.
특정 구조 설계를 통해 동작 방향도 자유롭게 제어 가능하다. 로봇 손이나 몸통에 장착해 물체를 쥐거나 물속을 자율 이동하는 등의 복잡한 동작도 구현했다.
이 연구는 차세대 수중 소프트 로봇뿐만 아니라 의료, 국방, 극한 환경용 장치 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.
김현 박사는 "배터리, 기계장치, 와이어, 펌프 등 어떠한 연결 없이도 빛 만으로 100회 이상 반복 조작했다"며 "오는 2030년 실용화를 목표로 한다"고 말했다.
화학연 이영국 원장은 “수중 환경에서 별도 전원이나 기계장치 연결 없이 작동하는 차세대 소프트 로봇 소재 기술을 제시했다는데 의미가 있다”며 "향후 첨단 로봇, 헬스케어 기기 등 다양한 분야에서 혁신적인 응용이 가능할 것"으로 기대했다.
논문은 2025년 2월 국제 학술지 스몰(Small)에 후면 표지 논문으로 게재됐다. 연구는 과기정통부와 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐다.
