[과학을 읽다]자유자재 움직임·가벼운 인공근육 나왔다

국내 연구팀, 생체근육형 고출력 경량 인공근육 구동기 개발

▲국내 연구팀이 개발한 인공근육 구동기.[사진제공=과기정통부]

[아시아경제 정종오 기자] 인공근육이 필요한 이들이 있습니다. 사고로, 혹은 태어날 때부터 신체에 손상이 있는 분들은 생체 근육처럼 움직이는 인공근육이 대한 기대감이 큽니다. 국내 연구팀이 고출력에 가벼운 인공근육 구동기를 개발해 관심을 모으고 있습니다. 이를 응용하면 감각기능을 갖춘 바이오닉 손과 팔을 개발할 수 있을 것으로 기대됩니다.

기존의 기계형 팔과 손 등에 사용되는 모터형 구동기는 크기와 힘에 한계가 있었습니다. 무게가 무겁고 상하·좌우 운동으로 움직임이 단조롭다는 단점이 많았습니다.

이번에 개발된 인공근육형 구동기는 가벼운 스판덱스(Spandex) 섬유를 꼬아 제작했습니다. 기존 모터형에 비해 높은 힘을 낼 수 있습니다. 우수한 강도와 인성(靷性)을 갖춘 근 골격으로 움직임이 훨씬 자유롭다는 장점도 지녔습니다. 스판덱스는 나일론과 여러 섬유를 혼합해 만든 고무와 같이 신축성이 있는 합성섬유를 말합니다.

시축성이 뛰어난 직물로 직조가 가능하고 동시에 생체근육과 유사한 수축·이완이 가능합니다. 여기에 회전운동이 가능해 절단환자용 의수·의족뿐 아니라 착용형 기기나 인공지능 로봇 등에도 크게 활용될 수 있을 것으로 예상됩니다.

이번에 선보인 인공근육형 구동기 제작은 총 다섯 과정을 거칩니다. 우선 신축성 섬유(Spandex fiber)를 필요한 길이만큼 자른 후 클립에 연결합니다. 이어 개발된 트위스팅 장비를 통해 신축성 섬유를 트위스팅합니다. 셋째 나선방향으로 배열됐던 신축성 섬유가 충분한 트위스팅이 되면 코일이 생기게 되고 이를 2차 코일(coil)합니다. 넷째 코일이 모두 완성됐을 때 열처리(training)를 통해 신축성 섬유를 유연하게 합니다. 마지막으로 열처리를 통해 코일과 코일 사이의 간격이 멀어지게 되고 열에 의해 코일이 움직일 때 구동할 수 있는 공간으로 사용됩니다.

최혁렬 성균관대 교수 연구팀이 이번 연구를 수행했습니다. 이번 성과로 2019년을 목표로 하고 있는 인공피부, 피부형 촉감 감지기(센서) 등 요소기술 융합으로 감각기능을 갖춘 바이오닉 손과 팔 개발에 한 발짝 더 다가서게 됐습니다.

최 교수는 "인공근육 파이버를 쉽게 제작할 수 있는 최적의 공정기술과 장치를 개발한 것"이라며 "섬유로 제작된 인공근육 구동기를 실제 근육과 같이 다발형태로 묶는 기술과 옷감과 같은 직물 형태로 제작 하는 기술 또한 가능하다"고 말했습니다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr