【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍(포항공과대·총장 김용민)은 화학과 박문정 교수, 박사과정 김온누리씨 팀이 나노구조를 가진 술폰화된 블록공중합체(Block copolymers)에 이온성 액체를 넣어 1V 이하의 전압에서도 빠르게 반응하는 전기 감응성 고분자 액츄에이터(electroactive polymer actuator)를 개발했다고 30일 밝혔다.
이 연구결과는 네이처 자매지인 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)지 최신호를 통해 발표됐다.
최근 생체 모방형 기술의 발전에 따라 로봇이나 생체근육의 대용기능으로 사용될 인공 근육에 필요한 전기 감응성 액츄에이터에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
액츄에이터 (actuator)란 작동기, 작동장치를 말하며 시스템을 움직이거나 제어하는데 쓰이는 기계 장치로 전기나 압축 공기 등을 이용하는 구동장치를 의미한다.
그 중 고분자 액츄에이터는 중량이 적고 유연성이 뛰어나며 기계적 강도가 높은 데다 비용면에서도 유리해 학계에서 주목 받고 있다.
하지만 현재까지 발표된 고분자 액츄에이터는 4~5V 이상의 높은 전압에서만 느리게 반응하고 무엇보다 공기 중에서 안정적인 구동이 불가능해 실제 생체 모방형 기기에 적용하기 어려웠다.
연구팀은 잘 정렬된 나노 구조의 고분자 내부에 공기 중에서도 전기화학적으로 안정돼 있는 이온성 액체를 넣어 전달 효율과 기계적 안정성을 높인 액츄에이터를 개발하는데 목표를 뒀다.
인간 친화적 생체 모방형 액츄에이터로 적용하는데 가장 필수적으로 해결해야 할 점을 낮은 구동 전압으로 판단해 소형 배터리에서도 장기간 안정적으로 구동할 수 있는 액츄에이터를 개발하는데 초점을 맞췄다.
그 결과 1V 미만의 전압에서도 1초내에 수㎜를 움직일 수 있는 액츄에이터를 개발하는데 성공했다.
이는 인공근육과 같은 생체 모방형 기기를 고작 1.5V AAA사이즈의 배터리 하나만으로도 충분히 구동시킬 수 있다는 의미라고 연구팀은 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부의 글로벌프론티어 사업, 중견연구자 지원사업 WCU(세계수준 연구중심대학)사업의 지원을 받아 수행됐다.
박문정 교수는 “이번 연구성과는 전기 감응성 액츄에이터의 구동 전압을 크게 낮춰 전압이 낮아야만 사용할 수 있는 인간 친화적 기기 개발의 기반을 닦았다는데 그 의미가 있다”며 “마이크로 센서는 물론 로봇공학과 인공 근육 등 생체 모방형 기술에 응용 가능성이 뛰어나다고 평가받고 있다”고 말했다.
[email protected]
이 연구결과는 네이처 자매지인 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)지 최신호를 통해 발표됐다.
최근 생체 모방형 기술의 발전에 따라 로봇이나 생체근육의 대용기능으로 사용될 인공 근육에 필요한 전기 감응성 액츄에이터에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
액츄에이터 (actuator)란 작동기, 작동장치를 말하며 시스템을 움직이거나 제어하는데 쓰이는 기계 장치로 전기나 압축 공기 등을 이용하는 구동장치를 의미한다.
그 중 고분자 액츄에이터는 중량이 적고 유연성이 뛰어나며 기계적 강도가 높은 데다 비용면에서도 유리해 학계에서 주목 받고 있다.
하지만 현재까지 발표된 고분자 액츄에이터는 4~5V 이상의 높은 전압에서만 느리게 반응하고 무엇보다 공기 중에서 안정적인 구동이 불가능해 실제 생체 모방형 기기에 적용하기 어려웠다.
연구팀은 잘 정렬된 나노 구조의 고분자 내부에 공기 중에서도 전기화학적으로 안정돼 있는 이온성 액체를 넣어 전달 효율과 기계적 안정성을 높인 액츄에이터를 개발하는데 목표를 뒀다.
인간 친화적 생체 모방형 액츄에이터로 적용하는데 가장 필수적으로 해결해야 할 점을 낮은 구동 전압으로 판단해 소형 배터리에서도 장기간 안정적으로 구동할 수 있는 액츄에이터를 개발하는데 초점을 맞췄다.
그 결과 1V 미만의 전압에서도 1초내에 수㎜를 움직일 수 있는 액츄에이터를 개발하는데 성공했다.
이는 인공근육과 같은 생체 모방형 기기를 고작 1.5V AAA사이즈의 배터리 하나만으로도 충분히 구동시킬 수 있다는 의미라고 연구팀은 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부의 글로벌프론티어 사업, 중견연구자 지원사업 WCU(세계수준 연구중심대학)사업의 지원을 받아 수행됐다.
박문정 교수는 “이번 연구성과는 전기 감응성 액츄에이터의 구동 전압을 크게 낮춰 전압이 낮아야만 사용할 수 있는 인간 친화적 기기 개발의 기반을 닦았다는데 그 의미가 있다”며 “마이크로 센서는 물론 로봇공학과 인공 근육 등 생체 모방형 기술에 응용 가능성이 뛰어나다고 평가받고 있다”고 말했다.
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