▲ EMPA가 개발한 인공근육

스위스 연방재료시험연구소(EMPA) 연구팀이 근육을 모방해 3D 프린터로 소프트 온라인 슬롯(인공근육)를 출력하는데 성공했다고 11일 밝혔다.

EMPA 내 기능성 고분자연구실(Laboratory for Functional Polymers) 연구팀은 부드러운 소재로 만든 온라인 슬롯를 연구하고 있는데, 최근 3D 프린터를 사용해 소프트 온라인 슬롯를 출력하는데 성공하고, 연구 논문을 학술전문지인 ‘어드밴스드 머티리얼스 테크놀로지스(Advanced Materials Technologies)’에 발표했다.(논문 제목:Rapid Manufacturing of High-Permittivity Dielectric Elastomer Actuator Fibers)

연구팀에 따르면, ‘유전체 탄성 온라인 슬롯(DEA)’는 전도성 전극 재료와 비전도성 유전체라는 두 가지 실리콘 재료로 구성돼 있다. DEA 전극에 전기 자극이 가해지면 온라인 슬롯는 근육처럼 수축하고, 전기 자극이 제거되면 원래 위치로 이완된다. 두 가지 부드러운 소재는 매우 다른 전기적 특성을 갖고 있음에도 불구하고 프린팅 과정에서 매우 유사하게 작동해야 한다. 또한 프린팅된 ‘근육’은 전기 자극으로 인해 필요한 변형이 발생할 수 있도록 가능한 한 부드러워야한다. 프린터 노즐에서 압출할 수 있도록 액화되어야한다. 또한 프린팅 직후에는 인쇄된 모양을 유지할 수 있을 만큼 점성이 있어야한다.

▲EMPA 엔지니어인 패트릭 다너가 소프트 재료로 만든 온라인 슬롯를 연구하고 있다.

EMPA 연구팀은 ETH 취리히 연구팀과 협력해 온라인 슬롯의 모순된 특성 가운데 많은 부분을 조정하는 데 성공했다. EMPA에서 개발한 특수 잉크와 ETH 취리히가 개발한 노즐을 사용해 소프트 온라인 슬롯를 출력했다.

이번 프로젝트의 목적은 가상 세계(VR)를 실감나게 만드는 장갑을 개발하는 데 있다. 인공 근육은 저항을 통해 물체를 잡는 것을 시뮬레이션하도록 설계되었다.이 소프트 온라인 슬롯는 가볍고 소음이 없으며 새로운 3D 프린팅 제작 공정 덕분에 필요에 따라 모양을 만들 수 있다.

연구팀은 이 기술이 자동차, 기계, 로봇공학의 기존 온라인 슬롯를 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 기술이 더욱 발전하면 의료용으로도 사용할 수 있을 것이란 전망이다.