미국과 한국 공동 연구진이 3D 프린팅 기술을 이용해 물속에서 걸어 다니고 물건을 잡아 옮길 수 있는 '스마트 겔(gel) 로봇'을 개발했다.

21일 미국 럿거스대 기계항공우주공학과 이호원 교수와 고려대 기계공학부 최원준 교수팀은 3D 프린팅 기술로 스마트 겔 로봇을 제작, 물속에서 걸어 다니고 물건을 잡아 옮기도록 하는 데 성공했다고 밝혔다.

스마트 겔 같은 부드러운 물질은 딱딱한 고체 소재보다 저렴하고 설계나 제어가 간단해 소프트 로봇 소재로 주목받고 있다. 이런 소재를 이용하면 문어 같은 해양생물을 모방한 소프트 로봇이나 인공 심장·근육 같은 장치를 만들 수 있어 바이오의학 등에 활용될 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

▲ 3D 프린트 기술로 만든 사람 모양의 스마트 겔 로봇. 하이드로겔로 된 2인치(2.54㎝) 크기의 이 로봇은 물속에 전류가 흐르지 않을 때는 꼿꼿이 서 있다가 전류가 흐르면 팔, 다리, 몸체가 구부러지면서 옆으로 이동하고, 전류가 차단되면 다시 바로 서는 동작을 반복하면서 걷는다.

이호원 교수는 설명자료에서 "우리가 만든 3D 프린트 스마트 겔은 수분 함량이 높고 아주 부드러운 인체와 유사한 조직으로 돼 있어 바이오 메디컬 공학 분야에 활용될 수 있는 잠재적 가능성이 크다"고 설명했다.

연구진은 빛에 반응해 겔이 되는 감광성 용액과 미소규모(microscale) 3D 프린팅 기술을 이용해 스마트 겔 로봇을 만들었다. 감광성 용액에 자외선(UV)을 쪼이면 수분 함량 70% 이상의 하이드로겔로 된 다양한 형태의 스마트 겔 로봇을 만들 수 있다.

연구진은 이렇게 만든 스마트 겔 로봇을 물속에 넣고 전기를 가해 물건을 잡아 이동시키고 사람처럼 걷게 하는 데 성공했다. 막대 형태의 스마트 겔이 전기가 가해지면 한쪽으로 구부러지는 특성을 이용한 것이다. (유튜브 동영상 https://www.youtube.com/watch?v=BhsRnLf9iNU&feature=youtu.be)

1인치(2.54㎝) 크기의 사람 형태 스마트 로봇은 용액에 전류가 흐르지 않을 때는 꼿꼿이 서 있다가 전류가 흐르면 팔, 다리, 몸체가 구부러지면서 옆으로 이동하고 전류가 차단되면 다시 바로 서는 동작을 반복하면서 걷는다.

최원준 교수는 "이번에 만든 스마트 겔 로봇은 생체 내와 유사한 환경인 용액 속에서 전기장을 이용해 정밀하게 움직일 수 있도록 한 것"이라며 "앞으로 인체에 적합한 소재를 사용해 마이크로 로봇을 만들면 체내에서 활용할 수 있는 로봇 등에도 응용이 가능할 것"이라고 말했다.

이 연구 결과는 미국 화학회(ACS)가 발행하는 'ACS 응용 재료 및 인터페이스'(ACS Applied Materials & Interfaces, 5월 18일) 온라인판에 게재됐다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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