로봇·웨어러블 기기 등 활용 기대 모아
투입 대비 낮은 에너지 효율 해결 과제
국제 공동연구진이 인간의 40배에 달하는 힘을 낼 수 있는 인공근육을 개발했다. 섬유 형태의 이 인공지능은 향후 로봇과 웨어러블 기기 등에 활용될 수 있을 것으로 기대를 모은다.
김선정 한양대 전기생체공학부 교수팀이 미국 텍사스대, 호주 울릉공대 등과 함께 개발한 인공근육은 탄소나노튜브(CNT)와 더불어 평소 쉽게 구할 수 있는 재료들인 아크릴 섬유, 실크, 대나무 섬유 등으로 제작됐다. 앞서 탄소나노튜브만을 이용해 인공근육을 제작한 바 있는 연구팀은 이번 인공근육 개발을 통해 비교적 저렴한 가격에 인공근육을 만드는 데 성공했다.
섬유 형태 인공근육은 실제 사람의 근육섬유를 모사해 개발된다. 탄소나노튜브 등의 재료를 꼬아 만든 중심부에 전기, 화학물질 등 외부 자극에 수축하거나 이완하는 외피를 씌우면 인공근육은 완성된다. 새롭게 개발한 인공근육의 경우, 기존 인공근육의 9배, 사람의 40배까지 힘을 낼 수 있다고 연구팀은 밝혔다.
인공근육은 마이크로로봇, 소형 의학장비, 환경에 따라 모양이 변하는 스마트 섬유 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대를 모은다. 다만, 상용화를 위해서는 에너지 효율 등 해결해야 할 점이 남아있다. 현재 개발되고 있는 섬유 형태 인공근육은 에너지 투입 대비 6%미만의 효율을 내고 있는 것으로 알려졌다.
김선정 교수는 “이번 인공근육을 개발하는 과정에서 포도당(glucose) 농도에 반응하는 하이드로겔(hydrogel)을 외피로 이용해 인공근육 구동을 시험했다”며 “앞으로 혈당에 따라 자동으로 약물(인슐린)을 내는 장치에 활용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
김선정 교수팀의 이번 인공근육 개발 성과는 세계적으로 권위를 인정받는 국제학술지 ‘사이언스’(Science) 12일자에 게재됐다. 이날 사이언스지에는 김 교수팀의 연구 성과와 더불어 매사추세츠공대(MIT), 워싱턴대 등 미국 연구진이 개발한 ‘고분자 결합 인공근육’과 프랑스 국립과학연구원(CNRS)·독일 포츠담대 연구진이 개발한 ‘산화 그래핀(graphene oxide) 입자 인공근육’이 함께 소개됐다.
