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[IT뉴스]자벌레처럼 기어가는 소프트 로봇…전기 없이 나선 구조로 구현

온카뱅크관리자

2026-04-13 15:27:45

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 <img alt="자벌레가 몸을 구부렸다 펴며 앞으로 나아가듯, 스스로 유연하게 움직이는 소프트 로봇이 개발됐다. 게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/13/dongascience/20260413152204402nnhf.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="1aEmgNUZ0o" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/13/dongascience/20260413152204402nnhf.jpg" width="658">
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 자벌레가 몸을 구부렸다 펴며 앞으로 나아가듯, 스스로 유연하게 움직이는 소프트 로봇이 개발됐다. 게티이미지뱅크 제공
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 국내 연구팀이 나선 구조가 감기고 풀리는 원리를 젤리형 소재 하나로 구현해 전기 없이 스스로 움직이는 소프트 로봇을 개발했다. 소프트 로봇은 연체동물처럼 형태를 자유롭게 바꾸며 움직이는 차세대 로봇으로 초소형 의료 로봇과 인공근육 개발에 활용될 전망이다.
 포스텍은 김연수 신소재공학과 교수·정태훈 미국 미시간주립대 박사후연구원 연구팀이 전력 없이 스스로 수축·이완하는 나선형 하이드로겔 구조를 만들어 로봇에 적용하는 데 성공했다고 13일 밝혔다. 하이드로겔은 물을 머금고 열·빛 등 자극에 따라 팽창·수축하는 젤리형 소재다. 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 지난 2월 24일 게재됐다. 
 나선 구조를 로봇에 적용하려는 시도는 꾸준했지만 성과를 내기 어려웠다. 기존에는 서로 다른 재료의 변형 차이를 이용해 나선 구조를 유도했고 여러 소재를 붙이는 복잡한 공정이 필요했다. 복잡한 구조에도 자연스러운 수축·이완을 구현하지 못했다.
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 <img alt="나선형 하이드로겔의 모습. 자외선 흡수제를 포함한 용액을 유리 모세관에 넣고 겉면에 포토마스크를 감았다. 포스텍 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/13/dongascience/20260413152205656ekyq.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="tg6zZ1gRuL" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/13/dongascience/20260413152205656ekyq.jpg" width="658">
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 나선형 하이드로겔의 모습. 자외선 흡수제를 포함한 용액을 유리 모세관에 넣고 겉면에 포토마스크를 감았다. 포스텍 제공.
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 연구팀은 단순한 방식으로 나선형 하이드로겔을 만들었다. 얇은 유리관 내부 하이드로겔에 자외선 흡수제를 넣고 표면에 빛 차단 판(포토마스크)을 나선형으로 감았다. 빛을 쪼이면 판이 없는 부분에만 나선형으로 빛이 들어간다. 
  
 자외선 흡수제 농도가 부위마다 달라 빛이 파고드는 깊이가 다르다. 빛을 많이 받은 부분과 적게 받은 부분의 수축 정도가 달라진다. 이 차이로 겔이 한쪽 방향으로 돌돌 말려 나선 구조가 된다.
  
 하이드로겔은 열·빛·산성 환경 등 다양한 자극에 반응해 수축한다. 나선형 하이드로겔은 열을 가하면 막대형 하이드로겔보다 길이가 1.6배 더 수축한다. 같은 자극에도 더 멀리, 크게 움직인다는 뜻이다. 연구팀은 가는 실 위를 자벌레처럼 한 방향으로 기어가는 소프트 로봇 제작에도 성공했다.
  
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 <img alt="스스로 나선 구조를 풀었다 감을 수 있는 기술이 개발됐다. 포스텍 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/13/dongascience/20260413152207399lsdz.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="FxXCAkqFzn" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/13/dongascience/20260413152207399lsdz.jpg" width="658">
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 스스로 나선 구조를 풀었다 감을 수 있는 기술이 개발됐다. 포스텍 제공.
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 자율 구동 기능도 구현했다. 나선형 겔에 산화·환원반응으로 스스로 에너지를 만드는 화학반응(BZ반응)을 결합해 배터리나 전기 없이 수축·이완을 반복하는 구조를 완성했다. 스스로 감기고 풀리며 막대형 구조보다 수축 속도는 3.4배, 수축·이완 폭은 4배 크게 나타났다.
  
 연구팀은 나선형 겔이 전력 없이 크고 부드러운 움직임을 낼 수 있어 인체 내부처럼 좁고 복잡한 환경을 탐색하는 초소형 의료 로봇, 사람 근육처럼 유연하게 움직이는 인공근육·웨어러블 기기 소재 개발에 발판이 될 것으로 기대했다.
  
 김연수 교수는 "자연의 지혜를 빌려 단일 소재만으로 스스로 크게 움직이는 시스템을 구현했다"고 말했다. &lt;참고 자료&gt; doi.org/10.1002/adma.202521736
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 <img alt="김연수(왼쪽) 교수, 정태훈 미시간주립대 박사후연구원. 포스텍 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/13/dongascience/20260413152208734xhmi.png" data-org-width="680" dmcf-mid="3y6zZ1gRzi" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/13/dongascience/20260413152208734xhmi.png" width="658">
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 김연수(왼쪽) 교수, 정태훈 미시간주립대 박사후연구원. 포스텍 제공.
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 [조가현 기자,문혜원 인턴기자 gahyun@donga.com,moony@donga.com]
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