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● 인공근육 ‘21C 꿈의 신소재 탄소나노튜브로 인공근육을 만든다.’ 지난 50년간 연구가 더뎠던 인공근육 개발이 최근 가속도가 붙었다. 실제 근육처럼 수축ㆍ팽창은 물론, 내구성, 에너지 효율성을 모두 갖춘 인공근육을 만드는 게 쉽지 않기 때문. 그러나 최근 탄소나노튜브를 이용해 스스로 에너지를 만들어 작동하는 인간 근육과 가장 유사한 ‘인공근육 장치’가 미국 텍사스대 나노기술연구소 연구팀에 의해 개발됐다. 이 연구에는 부산대 물리학과 박사과정에 있는 오지영 씨가 참여했는데 탄소나노튜브 근육 개발의 주도적인 아이디어를 제공한 것으로 알려지고 있다. 이번 연구에서 인공근육의 재료로 이용된 탄소나노튜브는 6개의 탄소가 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루는 인공물질이다. 반도체ㆍ초전도 등 다양한 성질을 가지며 그 안에 다른 원소를 투입하면 전혀 다른 성질을 띠기 때문에 흔히 21세기 꿈의 신소재라고 불린다. 탄소나노튜브가 갖는 성질은 탁월하다. 전기 전도율이 구리와 비슷하고, 열전도율은 자연계에서 가장 뛰어난 다이아몬드와 같다. 강도는 철강보다 100배나 뛰어나고 잡아당기는 힘에 견디는 것은 다이아몬드보다도 강하다. 탄소가 늘어선 모양에 따라 구리보다 전기가 잘 통하는 도체가 되기도 하고 반도체가 되기도 한다. 또 탄소섬유는 1％만 변형시켜도 끊어지는 반면 탄소나노튜브는 15％가 변형되어도 견딜 수 있다. 특히, 적당한 전기를 공급하면 좌우로 꺾으면서 접을 수 있는 ‘접자’가 쫙 펴지듯이 늘어나거나 줄어드는 등 신축성이 좋다. 수소를 산소와 반응시켜 전기를 만들어내는 촉매 역할을 하기도 하는데 텍사스대 나노기술연구소 연구팀은 탄소나노튜브의 이러한 성질을 이용해 연료전지 겸 인공근육을 만들었다. 인공근육을 만든 원리는 다음과 같다. 먼저 가느다란 탄소나노튜브 가닥을 부직포처럼 얼기설기 엮은 후 꽉 눌러 머리카락 굵기 5,000분의 1 크기의 가는 선을 만들어 공중에 매단다. 그 끝에 50g의 추를 단 후 이 선을 기준으로 한쪽에서는 메탄올을 다른 한쪽에서는 산소를 공급했다. 그 결과 이 선이 메탄올 속의 수소와 공기 중의 산소와의 반응을 도와(촉매 역할) 전기를 만들었고, 그 생성된 전기로 선이 수축하면서 50g의 추를 공중으로 가볍게 들어올렸다. 이 과정에서 탄소나노튜브는 인간 근육보다 훨씬 뛰어난 수축력을 보였다. 자연근육 수축력의 100배에 이르는 것으로 알려졌다. 이에 따라 이 개발이 실제 인공근육으로 현실화될 경우 TV 상에서 소머즈나 600만불 사나이가 자동차 한쪽을 들어올리는 장면을 실제로 재현해 보일 수도 있을 것으로 기대되고 있다. 인공근육 장치들이 실제 인공근육으로 어어 질 경우 장애인을 위한 팔다리, 군인들을 위한 외골격은 물론 원자력 발전소나 우주개발 등 인간이 작업하기 힘든 위험한 곳에서 오랫동안 작업해야 하는 로봇이나 군사용 로봇의 근육에 활용될 수 있을 것으로 예상되고 있다. 이렇게 되면 인간보다 훨씬 강한 군사용 로봇들이 인간을 대신해 전쟁하는 영화가 실현될 지도 모를 일이다.
