▲ EMPA가 개발한 인공근육
스위스 연방재료시험연구소(EMPA) 연구팀이 근육을 모방해 3D 프린터로 소프트 액추에이터(인공근육)를 출력하는데 성공했다고 11일 밝혔다.
EMPA 내 기능성 고분자연구실(Laboratory for Functional Polymers) 연구팀은 부드러운 소재로 만든 액추에이터를 연구하고 있는데, 최근 3D 프린터를 사용해 소프트 액추에이터를 출력하는데 성공하고, 연구 논문을 학술전문지인 ‘어드밴스드 머티리얼스 테크놀로지스(Advanced Materials Technologies)’에 발표했다.(논문 제목:Rapid Manufacturing of High-Permittivity Dielectric Elastomer Actuator Fibers)
연구팀에 따르면, ‘유전체 탄성 액추에이터(DEA)’는 전도성 전극 재료와 비전도성 유전체라는 두 가지 실리콘 재료로 구성돼 있다. DEA 전극에 전기 자극이 가해지면 액추에이터는 근육처럼 수축하고, 전기 자극이 제거되면 원래 위치로 이완된다. 두 가지 부드러운 소재는 매우 다른 전기적 특성을 갖고 있음에도 불구하고 프린팅 과정에서 매우 유사하게 작동해야 한다. 또한 프린팅된 ‘근육’은 전기 자극으로 인해 필요한 변형이 발생할 수 있도록 가능한 한 부드러워야한다. 프린터 노즐에서 압출할 수 있도록 액화되어야한다. 또한 프린팅 직후에는 인쇄된 모양을 유지할 수 있을 만큼 점성이 있어야한다.
▲EMPA 엔지니어인 패트릭 다너가 소프트 재료로 만든 액추에이터를 연구하고 있다.
EMPA 연구팀은 ETH 취리히 연구팀과 협력해 액추에이터의 모순된 특성 가운데 많은 부분을 조정하는 데 성공했다. EMPA에서 개발한 특수 잉크와 ETH 취리히가 개발한 노즐을 사용해 소프트 액추에이터를 출력했다.
이번 프로젝트의 목적은 가상 세계(VR)를 실감나게 만드는 장갑을 개발하는 데 있다. 인공 근육은 저항을 통해 물체를 잡는 것을 시뮬레이션하도록 설계되었다. 이 소프트 액추에이터는 가볍고 소음이 없으며 새로운 3D 프린팅 제작 공정 덕분에 필요에 따라 모양을 만들 수 있다.
연구팀은 이 기술이 자동차, 기계, 로봇공학의 기존 액추에이터를 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 기술이 더욱 발전하면 의료용으로도 사용할 수 있을 것이란 전망이다.
장길수 ksjang@irobotnews.com
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