한양대 전기생체공학부 김선정 교수팀이 미국 텍사스대 및 다국적 연구팀과 함께 기존 인공근육보다 최대 3배의 힘을 내는 새로운 ‘단극성 인공근육(unipolar artificial muscle)’을 개발했다.

이번 연구로 새롭게 개발한 인공롤 스포츠토토은 기존 탄소나노튜브 재료의 한계점을 극복한 것으로 향후 고성능 인공롤 스포츠토토 연구에 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 해당 연구결과는 과학 분야 세계 최고 권위지인 「사이언스(Science)」에 게재돼 29일 출간됐다.

공동 연구팀은 탄소나노튜브에 이온교환수지를 코팅했을 때 더 빠르고 강력한 인공롤 스포츠토토을 제조할 수 있다는 것을 발견했다.
기존 탄소나노튜브 인공근육은 사용가능한 전압범위 내에서 양극성(bipolar) 움직임을 보여 구동 성능에 제한이 있었다. 또 전기화학적 원리에 의해 움직임의 속도가 빠를수록 그 크기가 작아지는 한계점이 있었다. 이에 반해 이온교환수지가 코팅된 탄소나노튜브 인공근육은 단극성 움직임으로 모든 전압범위 내에서 최대의 구동이 가능하며, 움직임의 속도가 빠를수록 더 큰 힘을 낼 수 있었다. 이번 논문의 공저자인 한양대 김 교수팀은 인공근육의 구동원리를 분석했고, 직물형 인공근육 개발에 공헌해 웨어러블 분야로의 응용 가능성을 열었다.

인공롤 스포츠토토을 이용한 자가에너지 생성 원리는 향후 고성능 인공롤 스포츠토토 개발 및 연구에 있어 계속해서 많은 활용이 가능할 것으로 기대된다. 또 한양대 팀은 실 형태의 인공롤 스포츠토토을 직물로 제조해 기능성 스마트 의류로서의 응용 가능성을 보였다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단이 시행하는 리더연구지원사업(자가에너지구동연구단)의 지원을 받아 진행됐다.

한편 김 교수팀은 지난 2017년 「사이언스(Science)」에 발표한 자가에너지생성 원리를 이용해 인공롤 스포츠토토의 양극성, 단극성 움직임의 이유인 영전하전위(potential of zero charge, PZC) 변화 현상을 밝힌 바 있다.

※ 용어 설명:
1) 이온교환수지: 이온 교환을 위한 매개체 역할을 하는 고분자
2) 단극성 움직임: 서로 다른 상태가 같은 전압 극성에서 나타나는 움직임.
3) 양극성 움직임: 서로 다른 상태가 서로 다른 전압 극성에서 나타나는 움직임.
4) 영전하전위(potential of zero charge, PZC): 표면전하의 총합이 0이 되는 전위.