KAIST 오일권 교수 "향후 첨단 기전소자 핵심요소될 것"
국내 연구진이 황과 질소를 첨가한 그래핀 전극을 이용해 고성능 인공근육형 작동장치(actuator)를 개발했다.
한국과학기술원(KAIST)은 7일 기계공학과 오일권 교수 연구팀이 그래핀과 화학물질, 전도성 고분자를 섞어 부드럽고 전도성이 뛰어난 유연 전극을 제작하고 이를이용해 고성능 인공근육형 작동기를 만들었다고 밝혔다.
이 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials, 12월15일자) 온라인판에 게재됐다.
인공근육형 작동기는 외부 전기 자극을 운동에너지로 변환, 굽힘 운동을 일으키는 장치로 공급되는 전압이나 주파수를 이용해 움직임을 제어할 수 있다. 이를 이용하면 물고기 지느러미 같은 반복운동을 모사할 수 있다.
최근 유연한 착용형(웨어러블) 소자 연구가 활발해지면서 인간과 기계 간 햅틱(촉각효과) 기능을 위한 능동형 유연 작동기가 주목받고 있다. 기존의 기계식 작동기는 유연성이 떨어져 첨단 전자제품에 적용하기 어렵다.
또 기존 백금이나 금을 기반으로 제작한 인공근육형 작동기는 제작기간이 일주일 정도 소요되고 제작비용이 비싸 실제 제품에 적용하지 못하고 있다.
연구진은 백금 전극의 문제점을 해결하기 위해 그래핀에 황과 질소를 동시에 첨가(도핑)한 뒤 이를 전도성 고분자와 함께 섞어 전도성이 좋고 유연한 전극을 만들고 이를 인공근육에 적용했다.
이 그래핀 전극은 2시간 안에 제작할 수 있고 전기화학 성능도 황과 질소 등 화학물질 도핑으로 기존 그래핀보다 1.5∼2배 이상 향상됐다.
또 이 전극을 적용한 인공근육 작동장치는 0.5V와 1V의 낮은 전압에서도 기존기술보다 3배 이상의 굽힘 변형이 가능하고 5시간 이상 구동해도 성능이 유지되는것으로 확인됐다.
연구진은 이 원천기술이 앞으로 소프트 로보틱스(soft robotics), 3D 프린팅된작동기, 부드러운 햅틱 디바이스, 웨어러블 전자소자, 유연 디스플레이 전자소자,생체 의료기기 등 차세대 기전소자로 응용될 것으로 기대하고 있다.
오 교수는 "고성능 인공근육형 작동기 기술은 향후 첨단 기전소자의 핵심 요소가 될 것"이라며 "특히 3D프린팅 기술과 함께 발전하면 차세대 웨어러블 소자로 상용화 가능성이 클 것"이라고 말했다.
scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>
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