강도와 유연성 높은 로봇 개발
UNIST(총장 이용훈)는 신소재공학부의 김지윤 교수팀이 유연하면서도 강인한 ‘소프트 로봇’ 제작 기술을 개발했다고 27일 밝혔다. 건축물에 쓰는 복잡한 텐세그리티 구조(tensegrity structure)를 쉽게 구현할 수 있는 방법을 고안해, 움직일 수 있는 ‘불가사리’로봇을 제작하는데 성공한 것이다.
이 구조는 무게를 견딜 수 있는 ‘강인한 재료’와 실처럼 팽팽하고 ‘유연한 재료’가 씨줄과 날줄처럼 엉켜 있는 구조다. 적은 재료로 강한 강도, 유연성을 얻을 수 있다는 장점이 있어 건축물에 주로 쓰인다.
김지윤 교수 연구팀은 강인하면서도 유연한 텐세그리티 구조를 다양한 소프트 로봇 디자인에 적용할 수 있는 제품 제작 방식을 개발했다. 텐세그리티 구조는 서로 다른 특성을 갖는 물질들이 공중에서 연결된 구조라 일반적인 3D 프린팅 제작 기법을 이용해 이 구조가 적용된 로봇을 만들기 힘들다.
연구팀은 3D 프린팅 기법과 물에 녹을 수 있는 수용성 희생틀(Sacrificial mold)을 이용해 복잡한 텐세그리티 구조를 구현하는 방법을 고안했다. 3D 프린터를 이용해 큰 하중을 견딜 수 있는 재료(압축재)와 희생틀을 프린팅 한 뒤 희생틀 내부에 유연한 재료(인장재)를 삽입하는 방식이다.
연구진은 개발된 구조체 제작방식과 설계 기법을 이용해 정육면체(cube), 도넛(toroid), 삼각기둥(prism) 등 다양한 형상의 텐세그리티 구조를 제작했다. 또 만들어진 텐세그리티 구조체를 기본 모듈로 사용해 5개의 다리가 달린 전기로 구동하는 불가사리 로봇을 조립했다. 텐세그리티 구조를 적용했기 때문에 앞으로 걷거나 움직이는 방향을 바꾸는 동작이 가능하다. 여기에 외부 자극으로 ‘스스로 움직이는’ 스마트 소재를 적용하면 스스로 움직이는 불가사리 로봇도 만들 수 있다.
한편 이번 연구는 로봇 분야의 가장 권위 있는 학술지인 ‘Science Robotics’ 온라인판에 26일자로 게재됐다.
차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr
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