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단단하면서도 유연한 불가사리, 로봇으로 다시 태어났다

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단단하면서도 유연한 불가사리, 로봇으로 다시 태어났다

2020.08.27 16:57
UNIST 연구진, 텐세그리티 활용...사이언스 로보틱스 발표
김지윤 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 교수팀은 건축물에 쓰이는 ′텐세그리티′ 구조를 응용해 불가사리 로봇을 개발했다. UNIST 제공
김지윤 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 교수팀은 건축물에 쓰이는 '텐세그리티' 구조를 응용해 불가사리 로봇을 개발했다. 텐세기리티 구조는 단단한 소재와 부드러운 재료가 엮이며 단단하면서도 유연한 특성을 보인다. 불가사리의 다리 속 검은색이 단단한 소재, 붉은 색이 유연한 소재다. UNIST 제공

국내 연구진이 건축물에 쓰이는 구조를 응용해 튼튼하면서도 유연하게 몸을 움직이는 불가사리 로봇을 개발했다.

 

김지윤 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학부 교수팀은 건축물에 쓰는 텐세그리티 구조를 쉽게 구현해 움직일 수 있는 불가사리 로봇을 제작하는 데 성공했다고 이달 27일 밝혔다.

 

텐세그리티는 접는 우산이나 저절로 펼쳐지는 텐트처럼 자유롭게 모습을 바꾸는 대형 구조물을 뜻하는 공학용어다. 무게를 견딜 수 있는 강인한 재료와 실처럼 팽팽하면서도 유연한 재료가 씨줄과 날줄처럼 영킨 구조다. 강도는 강하면서도 유연성을 얻을 수 있어 건축물에 주로 쓰인다.

 

연구팀은 3D 프린터를 활용해 텐세그리티 구조를 구현했다. UNIST 제공
연구팀은 3D 프린터를 활용해 텐세그리티 구조를 구현했다. 검은색 단단한 소재와 흰색 틀을 함께 뽑아낸 후 틀을 녹이면 틀 속에 잇던 빨간색 유연한 소재가 검은 소재와 엮이게 된다. UNIST 제공

연구팀은 텐세그리티 구조를 부드러운 로봇 디자인에 적용할 수 있도록 새로운 3차원(3D) 프린팅 제작 기법을 개발했다. 3D 프린터를 이용해 큰 하중을 견디는 재료와 틀을 프린팅한다. 틀 속에는 유연한 재료를 첨가해 놓는다. 이 틀은 물에 녹는 소재로 개발돼 물을 부으면 쉽게 제거할 수 있다. 이 방법을 통해 단단한 재료 사이사이 유연한 재료가 연결된 텐세그리티 구조가 완성된다.

 

연구팀은 정육면체와 도넛, 삼각기둥 등 다양한 형상의 텐세그리티 구조를 만들고 이를 활용해 5개의 다리가 달린 전기로 구동하는 불가사리 로봇을 조립했다. 다리를 구부렸다 펴면서 앞으로 기어가거나 움직이는 방향을 바꾸는 동작이 가능하다. 여기에 외부 자극에 스스로 움직이는 소재를 추가하면 알아서 움직이는 불가사리 로봇도 만들 수 있다. 연구팀은 자기장에 반응하는 소재를 적용해 스스로 움츠렸다 펴는 불가사리 로봇도 제작했다.

 

김지윤 교수 UNIST 제공
김지윤 교수(왼쪽)과 연구 1저자인 이하준 연구원(가운데)의 모습이다.  UNIST 제공

김 교수는 “텐세그리티 구조의 특성을 이용하면 자연계에 존재하지 않는 독특한 기계적 물성을 갖는 다양한 메타 구조체를 만들 수 있다”며 “다양한 형상과 기능을 갖는 유연하고 강인한 블록을 쉽게 만들 수 있어 소프트 로봇 개발에 큰 도움이 될 것”이라고 말했다.

 

연구결과는 이달 26일 국제학술지 '사이언스 로보틱스'에 실렸다.

 

 

 

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