▲ 생분해성 소프트 엑추에이터의 원리(사진=CMU)
일반적으로 소프트 로봇은 합성중합체(synthetic polymers), 고무, 플라스틱을 사용해 만든다. 이같은 재료를 활용해 작동 수명이 길고 구조가 안정적인 소프트 로봇을 만들 수 있지만, 사용 중 손상될 경우 환경에 위험을 초래할 수 있다.
미 카네기멜론대(CMU) 연구진은 이같은 문제를 해결하기 위해 자연적으로 분해되는 로봇을 만드는 새로운 방법을 고안했다고 지난 12일(현지 시각) 밝혔다.
빅토리아 웹스터-우드와 아담 파인버그 등 카네기멜론대 연구팀은 해양 애플리케이션을 위한 생분해성 액추에이터를 제조하는 새로운 방법을 개발하고, 연구 성과를 전문 저널인 ‘어드밴스드 펑셔날 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’에 발표했다.
이들의 접근 방식은 확장, 구부림 및 비틀림이 가능한 소규모의 소프트 액추에이터를 제작할 수 있게 해준다.
연구팀은 갈색 해조류에서 추출한 재료로 만든 바이오잉크를 활용해 방수 구조물을 프린팅할 수 있는 설계 방식과 프린팅 매개변수를 확인했다. 이 과정에서 ‘프레시 프린팅(FRESH Printing)’이라는 새로운 기법을 적용했다.
웬후엔 선 박사과정 학생은 “우리는 프레시 프린팅 방법의 제작 능력을 확장하고, 소프트 로봇 애플리케이션에 최적화한 것에 대해 기쁘게 생각한다”며, "프레시 프린팅 기술의 독특한 장점은, 특이한 특성들을 조합하는 방식으로 로봇 구조물을 만드는 것을 가능하게 한다는 것"이라고 말했다.
연구팀이 사용한 해조류 기반 잉크는 젤을 형성하기 위해 칼슘에 의존한다. 이같은 재료적 특성을 활용해 액추에이터 형태와 강도를 바꿀 수 있다. 프레시 프린팅 기법을 사용해 인쇄한 생분해성 액추에이터는 유망한 해결책이며, 계속해서 성능을 개선할 수 있다는 장점을 갖고 있다. 이 소프트 액추에이터는 자연적인 해양 조건에서 7일 안에 생분해된다.
생분해된 액추에이터는 해양 유기체에 의해 안전하게 소비될 수 있다. 사용 중에 분실 또는 손상되더라도 환경에 미치는 위험을 최소화할 수 있다는 주장이다.
연구팀은 자연 환경에서 액추에이터의 성능을 더 잘 이해하고 로봇 구조를 완성하기 위해 프레시 프린팅 접근법을 확장하기를 바라고 있다.
장길수 ksjang@irobotnews.com
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