• 구독신청
  • My스크랩
  • 지면신문
FNTIMES 대한민국 최고 금융 경제지
ad

스스로 움직이는 “트랜스포머 전지”로 소프트 로봇 구현한다 (과학이 경제가 되기까지]

이근영 기자

geunyunglee@gmail.com

기사입력 : 2022-05-25 14:31

IoT, 웨어러블 및 소프트 로봇 전원 원천기술 활용성 기대 높아

스스로 움직이는 “트랜스포머 전지”로 소프트 로봇 구현한다 (과학이 경제가 되기까지]
[한국금융신문 이근영 기자] ‘ 초소형 로봇이 적진 깊숙한 곳에 침투하여 기밀정보를 수집하거나, 인체 속으로 들어가서 상처 부위를 치료하기도 하는 SF 영화가 현실화할 수 있을까? ’ ‘ 전지가 스스로 움직이면 어떨까?’

“ 단순한 물음에서 시작되었다. 식사하는 자리에서 공동연구 아이디어가 제안되었고 아이디어를 다듬는 과정 중 기능성 소프트 로봇을 구동하기 위한 전원 공급이 사실을 알게 되었다. 전자소자가 결합한 소프트로봇은 다수 보고가 되었으나, 이를 구동하기 위해 외부에서 도선을 연결한다던가, 시중에 파는 건전지를 사용하는 것을 보고 이러한 문제점을 우리가 해결할 수 있겠다 생각하였다.”

빛을 받으면 스스로 변형하고 이동하는 일명 ‘트랜스포머 전지’를 개발한 연세대학교 화공생명공학과이상명 교수의 연구 시작은 우연이었다.

한국연구재단(이사장 이광복)은 이상영 교수 (연세대학교, 제1저자 울산과학기술원 이권형), 위정재 교수(인하대학교, 제1저자 전지수) 공동 연구팀이 빛 자극에 의해 형태가 변하는 액정고분자와 에너지를 저장할 수 있는 슈퍼커패시터를 일체화한 자유 형상 전원 시스템을 구현하였다고 밝혔다.

액정고분자란 액정 분자를 기반으로 액정 특유의 이방적 반응으로 인해 빛, 열 등의 외부 자극에 의해 형태 변형이 가능한 고분자를 말한다. 슈퍼커패시터(supercapacitor) 는 리튬 이차전지와 함께 다양한 분야에서 사용되는 충·방전이 가능한 전지의 한 종류이다.

다양한 형상의 트랜스포머 전지 [자료=연세대학교 이상영 교수]

다양한 형상의 트랜스포머 전지 [자료=연세대학교 이상영 교수]

실제로 딱딱한 금속이 아닌 유연한 소재를 사용한 로봇을 연구하는 분야로 주로 생체의 움직임을 모방하여 로봇을 구동하는 소프트 로보틱스(soft robotics) 분야에서는 스스로 변형되고 움직일 수 있어 정보 수집, 통신 등 다양한 역할을 수행하는 로봇을 구현하려는 시도가 활발히 이루어지고 있다.

하지만 기존 소프트 로봇은 외부 전선을 연결하거나 고정된 형태의 전지를 통해서만 전기에너지 공급이 가능한 한계가 있어, 소프트 로봇의 움직임 및 기능을 심각하게 저해하는 요소로 작용하였다.

이에 연구팀은 트랜스포머 전지를 구현하기 위해 미세 복합 프린팅 공정을 이용, 전지 소재를 액정고분자와 일체화하였다. 특히, 빛 자극을 열로 변환시키는 광열효과를 이용했다. 광열효과란 물질에 빛에너지를 조사하면 물질의 성질과 특성에 따라 조사된 빛에너지가 흡수된 후 다시 열에너지로 방출되는 물리적인 현상을 말한다. 빛을 이용한 형상 변형을 효과적으로 유도했다. 또한, 반복된 움직임에도 안정하게 구동할 수 있도록 전기전도성을 갖는 고분자 전도성 고분자 및 1차원 원통형 모양의 나노구조를 갖는 탄소 동소체인 탄소나노튜브*와 같은 매우 유연한 소재를 이용하여 전지를 설계했다.

목적지까지 스스로 움직이는 트랜스포머 전지 [자료=연세대학교 이상영 교수]

목적지까지 스스로 움직이는 트랜스포머 전지 [자료=연세대학교 이상영 교수]

개발된 전지는 프린팅 기법을 활용하여 코일(coil), 조리개, 혹은 손바닥 등 다양한 형상으로 제작 가능하였고 빛(또는 열) 자극에 의해 자유롭게 변형되었다. 나아가, 물건을 싣고 정해진 목적지까지 스스로 기어갈 수 있는 소프트 로보틱 전원 시스템을 구현하였다.

기존에는 유연전지 (플렉서블 전지) 혹은 신축성전지(스트레쳐블 전지) 등 외력에 의해 변형되는 전지는 다수 보고가 되었으나, 외력 없이 스스로 변형하는 전지를 최초 보고했다는 데 의미가 크다.

이상영 교수는 “개발된 트랜스포머 전지가 소프트 로봇을 실질적으로 구현할 수 있는 원천기술이 될 것으로 기대”한다고 전하며, “전지 스스로 형태를 바꾸고 움직일 수 있다는 최초의 개념을 제시한 것으로, 향후 실용화를 위해 전지의 에너지 향상과 다양한 형상 변형을 위한 후속 연구를 수행할 예정”이라고 설명했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구, 나노‧소재기술개발사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구의 성과는 재료 분야 국제학술지 ‘머티리얼스 투데이(Materials Today)’에 4월 26일 온라인 게재되었다.

이근영 기자 geunyunglee@gmail.com

데일리 금융경제뉴스 FNTIMES - 저작권법에 의거 상업적 목적의 무단 전재, 복사, 배포 금지
Copyright ⓒ 한국금융신문 & FNTIMES.com

기자의 기사 더보기 전체보기

가장 핫한 경제 소식! 한국금융신문의 ‘추천뉴스’를 받아보세요~

경제·시사 다른 기사

1 영등포구, 여의도 대교아파트 재건축 관리처분계획 인가 서울 영등포구(구청장 최호권)는 여의도 대교아파트 재건축 사업의 관리처분계획을 지난 5월 19일 인가했다고 밝혔다.이번 관리처분계획 인가는 2024년 1월 조합 설립 인가 이후 2년 4개월 만이며, 지난해 8월 사업시행계획 인가를 받은 지 9개월 만에 이뤄졌다. 이번 관리처분계획 인가로 향후 이주와 철거 절차가 본격화될 전망이다.◇ 사업시행인가 9개월 만에 관리처분계획 인가영등포구에 따르면 사업시행계획 인가 후 6개월 만에 관리처분계획 인가 신청이 이뤄졌으며, 서울시 신속통합기획 2.0의 일환으로 추진된 서울주택도시공사(SH)의 관리처분계획 타당성 검증 시범사업이 적용되면서 관련 절차가 진행됐다.여의도 대교아파트는 여의도 2 서울 자치구청장·광역·기초의회 당선자 명단 [6.3지방선거] 정당명 약칭 : 더불어민주당 = 민주 / 국민의힘 = 국힘서울 자치구청장 당선인◇종로구청장 유찬종(민주)◇중구청장 김길성(국힘)◇용산구청장 김경대(국힘)◇성동구청장 유보화(민주)◇광진구청장 김경호(국힘)◇동대문구청장 최동민(민주)◇중랑구청장 류경기(민주)◇성북구청장 이승로(민주)◇강북구청장 정창수(민주)◇도봉구청장 김동욱(민주)◇노원구청장 서준오(민주)◇은평구청장 김미경(민주)◇서대문구청장 박운기(민주)◇마포구청장 유동균(민주)◇양천구청장 이기재(국힘)◇강서구청장 진교훈(민주)◇구로구청장 장인홍(민주)◇금천구청장 최기찬(민주)◇영등포구청장 조유진(민주)◇동작구청장 류삼영(민주)◇관악구청장 박준희(민주 3 이기재 양천구청장 재선…목동 재건축 완성에 방점 [6·3 지방선거] 6월 3일 치러진 제9회 전국동시지방선거 결과 서울 양천구청장 선거에서 이기재 국민의힘 후보가 재선에 성공했다.4일 중앙선관위에 따르면, 이기재 당선인은 12만5861표(52.87%)를 얻어 당선을 확정했다.그는 경쟁자인 우형찬 더불어민주당 후보(11만2190표·47.12%)를 앞서며 승리를 거뒀다.이기재 당선인은 민선 8기에서 추진해온 도시정비사업과 교통 인프라 확충 성과를 바탕으로 ‘도시대개조’를 통한 양천구 미래 경쟁력 강화에 방점을 찍겠다는 구상을 밝혔다.핵심 과제는 목동아파트 재건축과 신정차량기지 개발 등 대규모 정비사업의 완성이다. 그는 현재 진행 중인 재건축 사업을 속도감 있게 마무리해 주거 환경 개선과 주택 공급 기
ad
ad

한국금융 포럼 사이버관

더보기

FT카드뉴스

더보기
[그래픽 뉴스] 퇴근 후 주차했는데 수익 발생? V2G의 정체
[그래픽 뉴스] “전쟁 신호를 읽는 가장 이상한 방법, 피자 주문량”
[그래픽 뉴스] 트럼프의 ‘타코 한 입’에 흔들린 시장의 비밀
[그래픽 뉴스] 청년정책 5년 계획, 무엇이 달라지나?
[카드뉴스] KT&G, ‘CDP’ 기후변화·수자원 관리 부문 우수기업 선정

FT도서

더보기