빛으로 제어하는 소프트 로봇 개발

 

▲대만 국립타이베이공과대학(National Taipei University of Technology) 연구팀과 핀란드 탐페레대(Tampere University) 연구팀이 공동으로 빛으로 제어할 수 있는 소프트 로봇을 개발했다. [출처: Advanced Materials]

소프트로봇은 유연한 재료로 작동하는 기계다. 따라서 자극에 반응하는 소프트 액추에이터(Actuator) 개발은 마이크로 로보틱스 개척을 추진하는 주요 원동력이다. 지금까지는 많은 진보가 이루어졌지만 복잡한 3D 소프트 로봇을 만드는 것은 여전히 ​​어려운 과제다.

그런 가운데 대만 국립타이베이공과대학(National Taipei University of Technology) 전기광학공학과 유치에 청(Yu Chieh Cheng) 교수 연구팀이 핀란드 탐페레대(Tampere University) 연구팀과 공동으로 빛으로 제어할 수 있는 소프트 로봇을 개발했다. 

연구 결과는 도이칠란트 재료공학 분야 국제학술지 어드벤스드 머티리얼스(Advanced Materials)에 논문명 ‘소프트 액추에이터: 키리가미 기반 빛 유도 형상 모핑 및 운동(Soft Actuators: Kirigami‐Based Light‐Induced Shape‐Morphing and Locomotion)’으로 2020년 2월 18일(현지시각) 게재됐다.

연구팀은 종이접기 중 하나인 키리가미(Kirigami)로 굴러가는 3차원 로봇을 만들고  빛을 이용해 앞뒤로 움직였다. 또한 미리 설정된 2차원 궤적에 따라 움직일 수 있고 기울기 6도 정도 경사로도 올라갈 수 있다.

참고로 키리가미(Kirigami)는 종이접기(Origami) 중 하나로 접은 종이를 절단해 여러 가지 3차원 모양을 만드는 예술 형식이다. 

이번 빛 제어 소프트로봇 개발 비밀은 빛 반응 액정 네트워크(LCN)와 키리가미 기술 조합이다. LCN은 빛에 노출되었을 때 재료를 변형시키는 기능이 있다. 

연구팀은 핀란드 탐페레대에서 선행연구 된 액정 네트워크(LCN, Liquid Crystal Networks) 2차원 시트에 미리 설계된 키리가미 절단 패턴에 레이저로 분자 정렬 패턴을 프로그래밍해 3차원 구조물이 늘어나거나 뒤틀리고 굽히는 등 다양한 옵션을 적용했다.

이번 연구 결과는 빛을 연료로 움직이는 다목적 3D 액추에이터와 마이크로 로봇을 만드는 데 매우 유용한 도구가 될 가능성을 보여주고 있다.

민두기 기자 science@