모터 없는 스마트 액추에이터 개발…속도·정확도 동시 확보
탄소섬유 보강·테이프 스프링 구조…반복 동작 로봇 활용 주목
KAIST 연구진이 1초 이내에 빠르게 작동하면서도 모터 없이 스스로 움직이는 스마트 소재 기반 구동 기술을 개발해 로봇 팔과 우주 구조물 등 차세대 로봇·우주 장비 구현 가능성을 제시했다. KAIST 제공
KAIST 연구진이 1초 이내에 빠르게 작동하면서도 모터 없이 스스로 움직이는 스마트 소재 기반 구동 기술을 개발해 로봇 팔과 우주 구조물 등 차세대 로봇·우주 장비 구현 가능성을 제시했다. KAIST 제공
[충청투데이 조정민 기자] KAIST 연구진이 1초 이내에 빠르게 작동하면서도 모터 없이 스스로 움직이는 스마트 소재 기반 구동 기술을 개발해 로봇 팔과 우주 구조물 등 차세대 로봇·우주 장비 구현 가능성을 제시했다.
22일 KAIST에 따르면 김성수 기계공학과 교수 연구팀이 별도의 복잡한 기계장치 없이도 열과 같은 외부 자극에 반응해 스스로 형태를 바꾸고 다시 원래 상태로 돌아올 수 있는 ‘가역적 자가 변형’이 가능한 ‘양방향 형상 기억물질 기반 하이브리드 스마트 액추에이터’를 개발했다.
기존 형상기억 소재는 한 번 변형되면 원래 상태로 돌아오지 못하거나 회복 속도가 매우 느리다는 한계가 있었다.
이에 연구팀은 먼저 형상 기억고분자의 화학 조성을 조절하고 탄소섬유로 보강해 소재들 더 단단하게 만들었다.
또 액추에이터에 테이프 스프링 형태 구조를 적용해 변형 과전에서 에너지를 저장했다가 순간적으로 방출하는 ‘스냅-스루’ 현상을 만들어 움직임의 속도와 정확도를 높여준다.
이번 연구에서 개발한 형상기억 액추에이터는 양방향 변형이 가능하면서도 1초 이내의 빠른 변형 속도와 높은 전개 정확도를 동시에 구현했다는 점에서 의미가 크다.
김성수 KAIST 교수는 “이번 연구는 소재의 물성적 한계를 독창적인 구조 설계를 통해 극복하고 형상기억 액추에이터의 성능을 한 단계 끌어올린 결과다”라며 “향후 반복적인 그리핑 동작이 필요한 로봇 손이나 우주용 전개 구조물 등 다양한 응용 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 전했다.
강다정 박사과정이 제 1저자로 참여한 이번 논문은 국제 학술지 와일리(Wiley)사가 발행하는 ‘어드벤스드 펑셔널 머티리얼스에 지난 1월 19일자 온라인 게재됐으며 그 우수성을 인정받아 이달 'Advanced Functional Materials'의 Front Cover로 채택됐다.
한편, 이번 연구는 과기정통부가 지원하는 한국연구재단-나노 및 소재기술개발사업의 지원, 한국연구재단-국가반도체연구실지원핵심기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
조정민 기자 jeongmin@cctoday.co.kr
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