하이드로젤 / 연성구동기 / 초소형로봇 / 로봇개발

 

로봇을 설계할 때

가장 먼저 고려할 요소는

무엇일까요?🤔

 

바로 구동기(액추에이터)인데요.

시스템을 움직이거나 제어하는 데 쓰이는

기계 장치인 구동기가 잘 구축되어야

로봇이 무리 없이 움직이기 때문에

구동기에 신경을 많이 써야 해요.

 

 

로봇에 들어있는 구동기는 대부분

전기모터나 유압식 펌프를 이용해요.

 

하지만 초소형 로봇이나

물속에서 움직이는 로봇에는

적절하지 못해 이에 맞는 구동기를

개발하려는 움직임도 적지 않답니다.

 

 

최근에 지금까지 볼 수 없었던

새로운 방식의 구동기를

개발하는 데 성공했다고 해요!😮

 

그것도 국내 대학 연구진인

고려대-아주대 공동연구진이

개발했다고 하여 더욱 자랑스러운데요.🤭

 

최초로 개발된 구동기에 대해

좀 더 알아볼까요?

 

 

세상에 새롭게 태어난 구동기의 이름은

바로 '연성 구동기'입니다.

 

연성 구동기란 단단하고 부피가 큰 모터가 아닌

부드러운 재료로 이루어진 구동기를 의미하는데요.

 

마치 사람의 근육처럼 움직여 로봇의 움직임이

상상 이상으로 자연스러워지는 것이 특징이에요.

 

연성 구동기의 주원료는 무엇일까요?

 

 

연성 구동기의 주원료는 바로

신소재인 하이드로젤이에요.

 

하이드로젤, 어디서 많이 들어보셨죠?

하이드로젤은 여러 가지 천연 및

화학적 고분자의 중합으로 이루어진 물질인데요.

 

주로 자연의 해조류에서 얻어지는 하이드로젤은

물리적, 화학적 특성이 매우 독특하고 유용해서

의료, 미용 및 산업 등 다양한 분야에서

활발히 이용되고 있답니다.

 

 

로봇분야에서도 이 하이드로젤을 이용해

새로운 연성 구동기를 개발한 것인데요.

 

기존에도 하이드로젤로 만든 구동기는 존재했어요.

하지만 기존 하이드로젤 구동기는

내부 삼투압이 변화하는 원리를 이용하기 때문에

구동 속도가 느리고, 움직임 조절이 어려워

복잡한 로봇 시스템에 적용하는 데 한계가 있었죠.

 

전기 자극을 사용하면 성능 향상의 가능성이 있었지만,

수분 함유량이 많은 하이드로젤 특성상

효율적으로 전기 자극을 가하기도 어려웠어요.😰

 

 

국내 연구진은 이런 문제를 해결하기 위해

하이드로젤 표면에 전극 층을 균일하게 도포하고,

하이드로젤의 수축 현상을 이용해

주름진 전극을 제작했는데요.

 

이를 통해 높은 전기 전도도와

신축성을 동시에 확보하는 데 성공했고,

이를 이용해 연성 구동기를 개발하는 데 성공했답니다.👍

 

 

새롭게 개발된 연성 구동기와

기존 연성 구동기를 비교해볼까요?

 

기존 연성 구동기는 1000v 이상의

높은 전압이 필요한 것에 비해,

새롭게 개발된 연성 구동기는

3v 이하의 낮은 전압에서도

동작이 가능한 것이 특징이에요.

 

 

성능 측면에서도 100배 이상의 에너지 밀도와

10배 이상의 출력을 낼 수 있어

다방면으로 응용이 가능할 것으로 보이는데요.

 

작은 배터리만으로도 높은 성능을 발휘하기 때문에

초소형·초경량 로봇에도 응용할 수 있어요.

 

 

연구팀은 이를 활용해

 실제 초소형 수상 로봇을

제작하는 데도 성공했다고 하는데요.

이 로봇은 실제로 정상적으로 동작했으며

물속에서도 큰 문제 없이 움직였다고 해요.

 

향후 초소형 수중 로봇,

의료용 로봇 등을 개발할 길이 열린 것 같다는

밝은 전망도 내놓고 있답니다.😉

 

 

고려대학교의 조진한 교수는

“이번 연구성과로 밝혀낸 작동원리는

세계 최초로 보고된 것”이라며

“향후 다양한 소형 환경탐사 로봇,

의료용 장치 등에 응용이 가능할 것으로 기대된다”

라고 밝혔는데요.

 

앞으로도 하이드로젤 전극 제작 기술이

다양한 형태의 차세대 소재 연구에도 도입되어

우리나라 로봇업계가

더욱 빛을 발했으면 좋겠습니다.✨