건축기술 접목한 '불가사리 로봇' 개발돼 눈길

UNIST 신소재공학부 김지윤 교수팀 
텐세그리티 구조 기반 소프트 로봇 제작 기술 개발

UNIST 김지윤 교수팀이 텐세그리티 구조(tensegrity structure)를 응용해 개발 제작한 스스로 움직이는 불가사리 로봇. /사진=UNIST 제공

【파이낸셜뉴스 울산=최수상 기자】 국내 연구진이 건축 기술을 응용, 스스로 움직이는 불가사리 로봇을 만들어 눈길을 끌고 있다.
UNIST(울산과학기술원)는 신소재공학부의 김지윤 교수팀이 유연하면서도 강인한 '소프트 로봇' 제작기술을 개발했다고 27일 밝혔다.
연구팀은 이 활용한 건축 기술은 텐세그리티 구조(tensegrity structure)이다. 이 구조는 장력(팽팽하게 당기는 힘)을 가하는 그물 구조의 구성부품(텐던, tendon, 인장재)과 내부에 장력으로 인한 압축을 견디는 구성부품(스트룻, strut, 압축재)들이 서로 떨어진 채로 끼워져 있는 구조이다. 텐던과 스트룻의 장력과 압력간 힘을 평형으로 안정된 구조를 이룬다. 압축재들이 가느다란 인장에 메달려있어 공중에 떠있는 것 같은 느낌을 준다. 적은 재료로 강도와 유연성을 얻을 수 있어 건축물에 주로 쓰인다.
연구팀은 이번 연구에서 우선 3D 프린팅 기법과 물에 녹을 수 있는 수용성 희생틀(Sacrificial mold)을 이용해 복잡한 텐세그리티 구조를 구현하는 방법을 고안했다. 이어 정육면체(cube), 도넛(toroid), 삼각기둥(prism) 등 다양한 형상의 텐세그리티 구조를 제작해 냈다.
이를 기본 모듈로 사용해 5개의 다리가 달린 불가사리 로봇을 조립했다. 이 불가사리 로봇은 강도와 유연성을 모두 갖추고 있으며 앞으로 걷거나 움직이는 방향을 바꾸는 동작이 가능하다.

[연구그림] 초격자(lattice) 텐세그리티

이 로봇에 외부 자극으로 ‘스스로 움직이는’ 스마트 소재를 적용할 경우 스스로 움직이는 것도 가능하다. 연구팀은 실제로 스마트 자성 소재를 적용해 스스로 움츠렸다 펴졌다는 불가사리 로봇도 제작했다고 밝혔다.
김지윤 교수는 "텐세그리티 구조의 특성을 이용하면 ‘재료’ 만으로는 만들기 어렵고 자연계에 존재하지 않는 독특한 기계적 물성을 갖는 다양한 메타 구조체를 만들 수 있다"고 설명했다.

그는 이어 "이번 연구는 복잡한 텐세그리티 구조를 쉽고 빠르게 원하는 형태로 구현 가능한 기법을 개발했다는데 의의가 있다"며 "다양한 형상과 기능을 갖는 유연하고 강인한 블록을 쉽게 만들 수 있어 소프트 로봇 개발에 큰 도움이 될 것이다"라고 기대했다.

UNIST 신소재공학부김지윤 교수(좌측)와 연구원들

이번 연구는 로봇 분야의 학술지인 'Science Robotics'에 8월 26일자로 온라인 게재됐다. 연구 수행은 한국연구재단(NRF)과 한국산업기술평가관리원의 지원을 받아서 이뤄졌다.

ulsan@fnnews.com 최수상 기자

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