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국내 대학 연구팀, 생체근육형 구동기 개발

감각기능까지 갖춰 착용형 로봇, 차세대 의류까지 활용 기대

기사입력 2017-10-13 12:38:27
[산업일보]
인공근육 구동기는 인간의 움직임을 모사하는데 있어서 가장 핵심적인 요소 기술이지만 아직까지도 사용하기에 적절한 인공근육 구동기의 기술은 개발되지 않았다. 현존하는 구동기들은 대부분(97%이상) 0.1~1 kg 중량의 범위에서 감속기를 포함한 DC 모터들로 사용되고 이 모터들은 대체로 ~100 W의 출력을 낼 수 있다. 하지만 약 300 W/kg 의 비출력을 내는 포유류의 근육을 생각하면 낮은 수준이며, 모터 고유의 거대한 부피와 부족한 유연성은 생체 근육과 같은 인공근육 구동기로는 적합하지 않다.

국내 대학 연구팀, 생체근육형 구동기 개발
(상단좌측부터 시계방향으로) Spandex 원사로 제작한 인공근육 실(wire), 인공근육 실로 직조한 인공근육 천(fabric), 인공근육으로 움직이는 팔 모형, 인공근육으로 작동하는 손 골격

생체근육형 고출력 경량의 인공근육 구동기가 개발됐다. 2019년을 목표로 인공피부, 피부형 촉감 감지기(센서) 등 요소기술 융합으로 감각기능을 갖춘 바이오닉 손·팔 개발에 한 발짝 더 다가서게 됐다.

성균관대학교 최혁렬 교수 연구팀이 감각기능을 갖춘 의수 구현에 필요한 고출력 경량의 인공근육으로 작동하는 생체근육형 구동기를 개발했다고 과학기술정보통신부(이하 ‘과기정통부’)는 밝혔다.

기존의 기계형 팔과 손 등에 사용되는 모터형 구동기는 크기와 힘에 한계가 있었다. 무게가 무거우며, 상하·좌우 운동으로 움직임이 단조롭다는 단점이 있었다.

이번에 세계 최초로 개발된 인공근육형 구동기는 가벼운 스판덱스(Spandex) 섬유를 꼬아서 제작한 것으로 기존 모터형에 비해 높은 힘을 낼 수 있다. 우수한 강도와 인성(靷性)을 갖춘 근골격으로 움직임이 훨씬 자유롭다는 장점을 가진다.

신축성이 뛰어난 직물로 직조가 가능하고 동시에 생체근육과 유사한 수축·이완 및 회전운동이 가능해 절단환자용 의수·의족뿐만 아니라 착용형 기기나 인공지능 로봇 등에도 크게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

과기정통부의 바이오닉암 메카트로닉스융합기술개발사업의 지원으로 2014년부터 수행하고 있는 이번 연구를 통해 3건의 국내특허를 출원과 2건의 논문을 SCI 저널에 게재했다.
김민솔 기자 mskim@kidd.co.kr

산업2부 김민솔 기자입니다. 미래부 정책 및 3D 프린터, IT, 소재분야 특화된 뉴스를 전해드리겠습니다.

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