서울대학교 공과대학 기계공학부 박용래 교수 연구팀이 감각과 구동 기능을 동시에 수행하는 ‘지능형 인공근육’을 세계 최초로 개발했다. 이번 성과는 로봇 구동 기술의 한계를 극복할 수 있는 새로운 패러다임을 제시했다는 평가를 받고 있다.
연구팀이 개발한 인공근육은 액정탄성체(LCE)에 액체금속 채널을 결합한 구조로, 전기 자극에 의해 수축하면서 동시에 내부 힘과 길이 변화를 자체적으로 감지할 수 있는 것이 특징이다. 이는 생물학적 근육처럼 운동과 감각 기능을 동시에 구현할 수 있음을 의미한다.
이 기술은 기존 인공근육이나 로봇 구동기와 달리 별도의 센서를 필요로 하지 않는다. 구조 내부에 통합된 액체금속 채널이 각각 구동기와 센서 역할을 수행해, 복잡한 제어 시스템 없이도 정밀한 움직임과 상태 인식이 가능하도록 설계됐다.
연구팀은 해당 인공근육을 로봇 손가락과 그리퍼 시스템에 적용해 실제 성능을 검증했다. 그 결과 물체의 크기와 강도를 스스로 판단하면서 섬세하게 파지하는 데 성공했으며, 두 개의 인공근육을 길항 구조로 구성해 빠르고 정밀한 움직임까지 구현했다.
이번 기술은 생물의 근육-힘줄 복합체에서 착안해 개발됐다. 서로 다른 특성을 지닌 두 종류의 LCE를 결합해 각각 힘줄과 근육의 기능을 수행하도록 했으며, 이를 통해 물리적 지능(physical intelligence)을 구현한 점이 핵심이다.
최근 휴머노이드 로봇, 물류 자동화, 재활 및 보조 의료기기 분야에서 인간과 유사한 정밀 제어와 환경 인식 능력에 대한 요구가 증가하는 가운데, 이번 연구는 이러한 수요에 대응할 수 있는 핵심 기술로 주목받고 있다.
연구 성과는 국제학술지 ‘Advanced Materials’에 게재됐으며 표지 논문으로 선정됐다. 또한 이번 연구는 서울대학교와 미국 캘리포니아대학교 샌디에이고 간 공동 연구로 수행됐으며, 정부 연구지원 사업의 지원을 받아 추진됐다.
박용래 교수는 “이번 인공근육은 생체 근육의 구조와 기능을 효과적으로 재현한 사례”라며 “향후 휴머노이드 로봇, 소프트 로봇, 의료·재활 기기 등 다양한 분야에 적용 가능할 것”이라고 밝혔다.
연구팀은 향후 인공근육의 냉각 속도 개선과 구조 최적화를 통해 성능을 더욱 고도화하고, 자동화 제작 기술 개발에도 나설 계획이다.
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