동물의 근육은 신경 자극에 의해 그 형태가 변하면서 기계적인 운동을 일으키는 것으로 알려져 있다. 로봇이나 인공장기 등 다양한 분야에서 동물 근육과 유사한 운동을 일으키기 위한 기술들이 개발돼 왔으나, 지금까지는 주로 기계장치에 의존한 것들이 대부분이다.
김 교수 연구팀이 개발한 신소재는 온도 변화에 따라 동물 근육과 같이 크게 수축을 일으키는 액정물질에 고품질의 그래핀을 적용해 레이저를 이용한 원격제어가 가능하며 인간 근육의 작업 수행능력(17배)과 출력밀도(6배)를 크게 능가하는 운동능력을 구현했다.
연구팀은 실제로 인공 근육을 이용해 1㎏짜리 아령을 들어올리는 데 성공하기도 했으며, 이를 이용한 인공 자벌레는 살아있는 자벌레보다 3배나 빠른 속도로 움직이는 기록을 달성하기도 했다.
김 교수는 "최근 세계적으로 활발히 개발되고 있는 인공 근육들은 비록 한두 가지 물성이 매우 뛰어난 경우는 있었으나 실용적인 인공 근육으로 작동하는 데 필요한 다양한 물성들을 골고루 갖춘 경우는 없었다"며 "이번 연구를 시발점으로 실용성 있는 인공 근육 소재가 로봇 산업 및 다양한 웨어러블 장치에 활용할 수 있으며, 4차 산업혁명에 따른 비대면 과학기술에도 크게 이바지할 수 있을 것"이라고 말했다.
김인호 KAIST 신소재공학과 박사가 제1 저자로 참여한 이번 연구는 영국의 과학 학술지 '네이처 나노테크놀로지' 10월27일 자로 출간됐으며, 해당 학술지의 표지 논문으로 선정됐다. 또 관련 기술에 대한 특허를 국내외에 출원해 KAIST 교원창업 기업인 ㈜소재창조를 통해 상용화를 진행할 계획이다.
강지형 신소재공학과 교수, 유승화 기계공학과 교수가 공동 연구로 참여한 이번 연구는 한국연구재단의 리더연구자지원사업인 다차원 나노조립제어 창의연구단과 기초연구 사업의 지원을 받아 수행됐다.
여용준 글로벌이코노믹 기자 dd0930@g-enews.com