한양대 등 국제 연구진, 사람보다 40배나 더 센 인공근육 개발

한양대 등 국제공동 연구진이 사람 근육보다 40배나 더 센 힘을 내면서도 가볍고 유연한 섬유 형태의 인공근육(구동기)을 개발했다. 인공근육은 사람의 근육섬유를 모사했는데 앞으로 로봇과 웨어러블 기기 등에 활용될 것으로 기대된다.

김선정 한양대 전기생체공학부 교수팀이 미국 텍사스대, 호주 울릉공대 등과 함께 개발한 인공근육의 중심부는 탄소나노튜브와 아크릴 섬유, 실크, 대나무 섬유 등을 꼬아 만들었다. 온도, 전력, 화학물질 등 외부 자극에 수축하거나 이완하는 외피를 입혀 인공근육을 완성했다. 탄소나노튜브를 코팅하면 전력에 따라 반응하는 식이다.

이 인공근육은 기존 인공근육의 9배, 사람 근육의 40배까지 힘을 낸다. 마이크로로봇, 소형 의학장비, 환경에 따라 모양이 변하는 스마트 섬유 등에 활용이 가능하다. 김 교수는 “포도당 농도에 반응하는 하이드로겔을 외피로 삼아 인공근육의 구동을 시험하기도 했다”며 “혈당에 따라 자동으로 약물(인슐린)을 내는 장치에 활용할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이번 연구 성과는 국제학술지 ‘사이언스’ 12일 자에 실렸다.







이날자 사이언스에는 미국 매사추세츠공대(MIT), 워싱턴대 등의 연구진이 두 종류의 고분자를 결합한 섬유로 인공근육을 개발한 논문도 게재됐다. 두 고분자가 열에 변형되는 정도가 다른 점을 활용해 열을 가하면 근육이 구동하도록 설계했다. 이 인공근육의 힘은 자신의 무게보다 650배나 되는 물건을 들어 올린다. 10배 정도까지 늘어나고 수축·이완을 1만 번 반복해도 될 정도로 내구성이 강하다. 폭도 수 ㎛(마이크로미터·1㎛=100만 분의 1m)에서 수 mm까지 다양하게 만들 수 있다.

프랑스 국립과학연구원(CNRS), 독일 포츠담대 등 유럽 연구진이 고분자 물질에 산화 그래핀 입자를 넣어 만든 인공근육에 관한 논문도 이날자 사이언스에 소개됐다. 이 근육은 인간의 근육이 내는 힘의 50배에 달하는 힘을 낼 수 있다.

이처럼 인공근육에 대한 국내외 연구가 활발하지만 상용화되기에는 에너지 효율 등 해결과제가 만만치 않다는 지적도 나온다. 섬유 형태의 인공근육이 투입한 에너지에 비해 6% 미만의 효율에 그치고 있다는 것이다. /고광본 선임기자 kbgo@sedaily.com