인더뉴스 제해영 기자ㅣ중앙대학교와 국립부경대학교 공동연구팀이 극저온에서도 작동하는 소프트 액추에이터 개발에 성공했다고 17일 밝혔습니다.
이번 연구에는 중앙대 화학공학과 이창연 교수 연구팀과 국립부경대 고분자공학전공 김대석 교수 연구팀, 그리고 미국 펜실베이니아대학교 오스지 교수 연구팀이 참여했습니다. 연구진은 영하 80도의 환경에서도 성능 저하 없이 작동할 수 있는 액정 엘라스토머(LCE) 기반 소프트 액추에이터를 구현했습니다.
액정 엘라스토머는 열이나 빛 같은 외부 자극에 의해 기계적 변형을 일으키는 특성을 가지고 있어 차세대 소프트 로봇과 인공 근육의 핵심 소재로 주목받고 있습니다. 하지만 극지방이나 우주 환경처럼 극저온에서는 대부분의 소재가 얼어붙어 기계적 변형이 불가능하다는 한계가 있었습니다.
연구팀은 이를 극복하기 위해 액정 분자를 활용해 저차원 나노물질인 이황화몰리브덴(MoS2)을 고농도로 박리하고 장기간 안정적으로 분산시키는 공정 기술을 개발했습니다. 그 결과 광열 나노물질을 엘라스토머에 고농도로 포함시켜 근적외선만으로도 영하 80도의 환경에서 기계적 변형이 가능한 소프트 액추에이터를 구현했습니다.
실험을 통해 이 액추에이터가 자기 무게의 100배에 달하는 물체를 들어 올리는 성능을 발휘한다는 사실도 확인됐습니다. 또한 모델링을 통해 우주의 초저온 환경(3K)에서도 낮은 세기의 근적외선으로 작동할 가능성이 예측됐습니다.
이창연 교수는 “이번 연구는 기존 소프트 액추에이터의 작동 온도 범위를 획기적으로 확장하는 성과”라며 “극지방과 우주 등 극한 환경에서 소프트 로봇을 활용하는 새로운 길을 열 것”이라고 말했습니다.
이번 연구는 한국연구재단 글로벌 기초연구실 지원사업과 한국산업기술진흥원 차세대 첨단 OLED 전문인력양성사업의 지원을 받아 진행됐습니다. 연구 결과는 재료화학 분야 세계적 학술지 ‘Advanced Functional Materials’에 이달 게재됐습니다.
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