[더테크 이지영 기자]  파리지옥처럼 주변 물체를 감지한 뒤 몸을 움직여 붙잡는 기능을 하나의 소재로 구현한 ‘로봇 손’ 기술이 개발됐다. 별도의 센서와 구동부를 각각 장착하지 않고 하나의 부드러운 소재가 감지와 움직임, 형태 유지까지 담당해 소프트 로봇의 부품과 배선을 줄일 가능성을 제시했다.

KAIST는 생명화학공학과 문홍철 교수 연구팀이 주변 물체를 감지하고 빛에 반응해 움직이는 이온성 소프트 로봇 ‘이오노그래스퍼’를 개발했다고 30일 밝혔다.

일반적인 로봇은 주변 환경을 인식하는 센서와 실제 움직임을 만드는 구동부가 각각 필요하다. 하지만 부드럽게 휘어지는 소프트 로봇에 이를 따로 장착하면 부품과 배선이 늘어나 구조가 복잡해진다.

연구팀은 로봇의 피부와 근육 역할을 하나의 고분자 소재에 구현했다. 빛을 받으면 모양이 변하는 ‘아조벤젠’과 공기 중 수분을 흡수하는 고분자를 결합해 내부에서 이온이 이동할 수 있는 그물망 구조를 만들었다.

전하를 띤 물체가 가까워지면 주변의 전기적 영향으로 소재 내부의 양이온과 음이온이 재배열된다. 이때 발생하는 전기 신호를 이용하면 물체와 직접 접촉하지 않고도 접근과 움직임을 감지할 수 있다. 별도의 감지용 전압도 필요하지 않다.

물체를 잡는 동작에는 자외선을 이용한다. 자외선을 비추면 아조벤젠의 형태가 변하고 소재 한쪽 면에서 수분이 빠져나가면서 소재가 굽는다. 연구팀은 이를 이용해 실제 물체를 붙잡는 동작을 구현했다.

특히 빛을 계속 비추지 않아도 잡은 형태가 유지된다. 빛을 끄면 소재 표면의 나노 크기 구멍을 통해 수분이 다시 들어오면서 반대 방향으로 굽고, 고분자 구조가 천천히 풀리면서 변형된 형태를 10분 이상 유지했다.

하나의 소재에 물체 감지와 구동, 형태 유지 기능을 통합했다는 점이 이번 연구의 핵심이다. 향후 센서와 구동부를 따로 설치하는 소프트 로봇의 구조를 단순화하고 부품과 배선을 줄이는 데 활용될 수 있다.

다만 현재는 전하를 띤 물체를 감지하고 자외선으로 움직이는 연구 단계다. 연구팀은 감지 거리와 구동 속도, 반복 사용 내구성, 물체를 지탱하는 힘을 높이고 가시광선이나 근적외선에서도 작동할 수 있도록 후속 연구를 진행할 계획이다.

문홍철 교수는 “로봇의 피부와 근육을 따로 붙이지 않고 하나의 소재가 물체를 감지하고 빛을 받으면 움직이도록 만들었다”며 “앞으로 AI 제어 기술을 결합해 피지컬 AI 로봇에 활용할 수 있는 감각·구동 소재로 발전시키겠다”고 말했다.

이번 연구는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’에 지난 14일 온라인 게재됐으며, 62호 표지논문으로도 선정됐다.