수(水)중에서도 자유롭게 작동하는 광(光)화학 기반의 소프트 로봇용 '인공 근육(엑추에이터)'이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
'소프트 로봇 공학(Soft Robotics)' 관련 세계 시장 규모는 올해(2025년) 약 20억 달러로 예상되며, 연평균 성장률(CAGR) 34.45%로 성장해 2030년에는 약 88억 달러에 이를 것(출처 : Mordor Intelligence, 소프트 로보틱스 시장 규모 및 점유율 분석-성장 동향 및 예측)으로 전망되는 가운데 연구 결과가 더욱 주목받고 있다.
이번에 개발된 인공 근육은 기존의 인공 근육 대비 3배 높은 작동 거리와 2배 높은 구동 성능을 확보했으며, 특히 열·전기 기반의 인공 근육과 달리 물 속에서 작동이 가능하고 수축·이완 동작 방향 조절로 복잡한 구동이 가능하다.
때문에 '원격 소프트 로봇' 등 소형 장치 외에도 의료 분야에서 길이가 매우 작은 고성능 소프트 로봇을 이용해 혈관 내에서 튕기거나 꿈틀거리며 심혈관 질환을 치료 또는 시뮬레이션하는 등 활용 확대가 예상된다. 이외에도 국방·극한 환경용 구동기 등 다양한 분야에서 활용할 것으로 기대된다.
한국화학연구원(KRICT, 원장 이영국)은 4일 본원의 화학소재연구본부 선임연구원인 김현 박사와 부산대학교(총장 최재원) 이하범 교수, 미국 Texas A&M(텍사스 에이 앤 엠) 대학교 Taylor H. Ware(테일러 에이치 웨어) 교수 공동연구팀이 '빛으로 움직이는 결정성 액정 탄성체 기반의 수중 로봇용 인공 근육'을 개발했다고 밝혔다.
한국화학연구원에 따르면, 기존 소프트 로봇용 동력 장치는 전기·공압·유압·열 등을 이용하여 구동되는데, 배터리, 모터, 기어 등 복잡한 부품이 물에 노출되면 안정적으로 작동을 제어하기 어려워 물 속에서 사용하는데 제약이 있었다는 것. 이에 빛을 이용해 변형을 유도하는 광열 또는 광화학 소재가 주목을 받고 있다는 설명이다.
다만, 광열 소재는 빛·열에 노출되어 형태가 변형되더라도, 수중에서 냉각 때문에 즉시 원래대로 돌아가 원하는 동작을 유지하기 힘들었고, 또한 기존 광화학 소재는 분자구조의 변형이 표면에 국한되어 단순한 굽힘 동작만 가능하다는 한계가 있었다고 한다.
