인간 근육보다 17배 강한 인공근육 탄생… 생체로봇·등 활용 기대

인간 근육과 가장 유사… 그래핀-액정 복합섬유 이용
KAIST 김상욱·부산대 안석균 교수 연구팀 공동 연구

인공근육 섬유 다발을 표현한 네이처 나노테크놀로지의 11월 호 표지. KAIST 제공

국내 연구진이 신소재를 활용해 인간 근육과 가장 유사하면서도 최대 17배 강한 힘을 내는 인공근육을 개발했다. 생체로봇을 비롯해 웨어러블 장치 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

5일 KAIST에 따르면 신소재공학과 김상욱 교수 연구팀은 부산대 안석균 교수 연구팀과 함께 그래핀-액정 복합섬유를 이용해 새로운 인공근육을 개발하는 데 성공했다. 개발된 인공근육은 인간의 근육보다 최대 17배 강한 힘을 보인다.

사람의 근육 역할을 대신할 인공근육 개발은 오래된 연구 과제였다. 과거엔 신경 자극에 의해 형태가 변하면서 기계적 운동을 일으키는 동물의 근육을 연구 대상으로 했다면 최근에는 유연성을 지닌 신소재를 이용한 연구가 진행되고 있다. 생명체의 근육처럼 유연하면서도 기계적 운동을 일으킬 수 있지만, 신소재를 이용한 인공근육은 동물 근육보다 운동 범위가 제한되는 한계가 있었다. 또 시계태엽을 감듯 부가적인 에너지 과정이 필요했다.

김상욱·안석균 교수 연구팀이 공동개발한 이번 성과는 기존 신소재를 이용해 개발한 근육이 갖던 한계를 보완하면서 성능은 강화됐다. 동물 근육처럼 길게 수축을 일으키는 액정물질에 고품질의 그래핀을 적용해 레이저를 이용한 원격제어가 가능하게 하며 인간 근육의 작업수행능력은 17배, 출력밀도는 6배 증가했다. 연구팀은 인공근육을 이용해 1㎏짜리 아령을 들어올리는 데 성공하기도 했다.

연구진은 10월 26일 자로 영국의 과학학술지 '네이처 나노테크놀로지'에 출간했으며 표지논문으로 선정됐다. 또 국내외 특허를 출원해 KAIST 교원창업 기업인 (주)소재창조를 통해 상용화를 진행할 예정이다.

김상욱 KAIST 교수는 "이번 연구를 시작으로 실용성 있는 인공 근육 소재가 로봇 산업과 다양한 웨어러블 장치에 활용할 수 있으며 4차 산업혁명에 따라 비대면 과학기술에서도 크게 이바지할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 임효인 기자