▲ 4월 4일자 '어드밴스드 머티리얼스 (Advanced Materials)' 표지논문.

국내연구진이 뜨개질 원리에서 착안해 전류나 열을 받으면 원하는 대로 모양이 변하는 직물 기술을 개발했다. 모터없는 구동으로 향후 소프트로봇, 웨어러블 장치 등 적용이 기대된다.

서울대 공대(학장 이건우)는 안성훈 기계항공공학부 교수 연구팀(한민우 서울대 박사과정 연구원)이 뜨개 패턴을 사용해 엑소슈트, 소프트 로봇 등에 활용할 수 있는 움직이는 직물을 개발했다고 지난 10일 밝혔다.

이번에 개발된 직물 액추에이터(actuator, 구동기)는 온도에 따라 원하는 형상으로 변형이 가능하다. 연구팀은 형상기억합금을 피복 섬유로 감싼 지능형 와이어를 사용했다.

전류 없이 온도 변화만으로도 구동 가능하며 전류를 활용하면 외부의 환경과는 독립적으로 더욱 정밀하게 움직일 수 있다.

또 와이어를 사용한 뜨개 패턴 조합으로 복잡한 형상의 제작과 다양한 변형을 발생시킬 수 있다.

지능형 와이어와 일반 섬유를 특정 패턴으로 뜨개질한 구조물은 뜨개 패턴에 따라 특정 방향성을 띠기 때문이다. 굽힘, 비틀림, 선형 운동뿐만 아니라 3차원 구조물의 체적 변화를 발생시킬 수도 있다.

연구팀은 직물 액추에이터를 이용해 자연에서 꽃이 피는 동작을 모사했다. 직물 액추에이터를 활용하면 물고기 로봇 같이 유연한 소프트 로봇을 모터 없이 구동할 수도 있다.

기존의 소프트 로봇 생산 방식인 3D 프린팅 혹은 주형 방식(플라스틱을 틀에 부어 모형을 만드는 방식)과는 달리 간단한 제조 방식으로 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.

안 교수는 “이번에 개발한 직물 액추에이터와 패턴 연구로 소프트 로봇 연구 분야에 있어 새로운 구동 방식을 제시했다는 데 의의가 있다”며, “향후 소프트 로봇, 모핑 구조물, 웨어러블 장치, 엑소슈트와 기존 섬유 제품 등에 적용이 가능할 것”이라고 설명했다.

한편, 이번 연구 결과는 세계적으로도 주목받아 재료 연구 분야에 권위있는 ‘어드밴스드 머티리얼스 (Advanced Materials)’ 4월4일자 표지 논문으로 소개됐다.