[한국대학신문 문화춘 기자] 한양대학교 바이오메디컬공학부 최창순 교수와 김선정 교수 연구팀이 구조적 불안정성을 효과적으로 제어한 다기능성 물 구동 인공근육을 개발했다고 한양대가 4일 밝혔다.

기존 인공근육은 섬유를 스프링처럼 꼬아 만든 ‘코일 구조’를 통해 구동 성능을 향상시켜왔으나, 제작 과정에서 발생하는 과도한 꼬임으로 인해 구조 붕괴나 풀림 현상이 발생하는 등 구조적 불안정성이 고질적인 문제로 지적됐다. 이로 인해 외부 고정 장치나 복잡한 설계가 추가로 요구돼 실제 응용에는 한계가 있었다.

이에 한양대 연구팀은 탄소나노튜브 다발에 양쪽성 고분자 물질(PEDOT:PSS)을 주입하는 방식으로, 다발 사이를 단단히 고정해 구조적 뒤틀림을 효과적으로 제어하는 기술을 구현했다. 해당 방식으로 제작된 물 구동 인공근육은 외부 고정 장치 없이도 97.5% 이상의 꼬임 유지, 최대 1000회 반복 구동에도 안정적인 성능을 유지하는 것으로 나타났다.

이와 함께 연구팀은 전기 발열(Joule heating)을 활용한 수분 제거 방식을 적용해 작동 주기를 기존 대비 약 5배 향상시켰다. 또한, 고분자 물질의 유사커패시터 특성(pseudo-capacitance)을 활용해 인공근육 내부에 전기 에너지 저장 기능까지 구현, 단순 구동을 넘어 에너지 저장 기능을 겸비한 다기능성 인공근육으로 발전시켰다.

최창순 교수는 “이번 연구는 기존 인공근육이 제공하던 단순한 기계적 움직임을 넘어서, 구조적 안정성과 정밀한 제어, 에너지 저장 기능을 통합한 새로운 형태의 인공근육을 제시했다는 점에서 큰 의의가 있다”며 “해당 기술은 향후 소프트 로봇, 스마트 의류, 습도 감응형 센서 등 다양한 분야에 실질적으로 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 및 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 재료과학 분야의 세계적 학술지인 〈Advanced Functional Materials〉 (IF=18.5)」에 2025년 3월 게재됐다. 연구 논문 ‘Leveraging Inter-bundle Anchoring Effect to Induce Static and Dynamic Twist-Stability in Multifunctional Carbon Nanotube Coiled Yarn Hydro-Actuators’에는 이재명 박사과정생이 1저자로, 김선정 교수와 최창순 교수가 교신저자로 참여했다. 

 문화춘 기자 moon@unn.net​