한양대가 웨어러블 기술의 미래를 앞당길 획기적인 성과를 이뤘다. 김선정 토토사이트 롤링, 최창순(이상 바이오메디컬공학부) 토토사이트 롤링가 이끄는 공동연구팀이 외부 자극에 반응하고 에너지를 저장하며 반복 작동까지 가능한 다기능성 인공근육 섬유를 개발했다. 이번 연구는 차세대 융합기술 분야에서 새로운 패러다임을 제시했다는 평가를 받는다.

이번 연구는 영화 속에 등장하는 감각 연동형 가상현실 슈트에 대한 상상으로부터 시작됐다. 최 교수는 “의복은 인류와 오랜 시간 함께한 기술이지만, 그동안 보온이나 패션 기능에 한정돼 있었다”며 “의복 기술에 사람의 움직임과 환경을 감지하고 반응하는 능력과, 에너지를 생성하고 저장하는 기능을 더한다면 스마트폰 이상의 변화를 가져올 수 있다”고 덧붙였다. 이번 연구는 다기능성 인공근육을 구현한 첫 사례라는 점에서 큰 의미를 지닌다.

연구팀은 기존 인공근육 기술의 한계였던 ‘구조 불안정성’을 해결하는 것에 주목했다. 이들은 코일 구조가 풀리거나 붕괴되지 않도록 섬유 내부에 PEDOT:PSS(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate), 전도성 고분자)라는 양쪽성 고분자 물질을 균일하게 주입했고, 복잡한 외부 고정장치 없이도 고정성을 확보했다. 최 교수는 “실제 실험에서도 97.5% 이상의 꼬임 유지율, 1000회 반복 작동에도 성능 저하 없는 결과를 입증했다”며 “기존의 비효율적 구조를 섬유 단위에서 해결하며 인공근육의 실용화 가능성을 크게 끌어올렸다”고 말했다.

기존 인공근육은 물의 흡수와 증발을 이용한 구동 방식으로 인해 수분 증발 속도가 느려 작동 주기에 제약이 있었다. 연구팀은 해당 한계를 극복하기 위해 ‘전기 발열 기술’을 도입했다. 최 교수는 “전기를 통해 열을 발생시켜 수분을 빠르게 증발시킴으로써 기존 대비 회복 속도는9배, 작동 주기는 5배 향상됐다”고 설명했다.

연구팀은 인공근육 자체에 에너지 저장 기능을 통합했다. 이를 통해 움직임과 에너지 저장이라는 두 기능을 동시에 갖춘 혁신적인 인공 근육 플랫폼을 제시했다. 최 교수는 “이는 기존 인공근육이 외부 전원장치에 의존하던 구조를 벗어나, 스스로 에너지를 저장하고 구동하는 자율 시스템으로 진화하게 된 첫 사례다”고 말했다.

최 교수는 “다기능성 인공근육이 스마트 의류나 소프트 로봇 등 다양한 영역에 적용될 수 있다”고 말했다. 그는 “습도 변화에 따라 직물 기공을 능동적으로 조절해 자동 환기가 가능한 스마트 의류나, 물속에서도 작동 가능한 소프트 로봇 등 친환경 에너지원에 반응하는 자율 시스템으로의 확장이 가능하다”고 덧붙였다.

연구팀은 대량 생산 기술 확립과 기존 섬유 소재와의 통합, 내구성 향상 등 상용화를 위한 연구를 이어갈 예정이다. 최 교수는 “섬유형 소자를 웨어러블형 직물형 소자로 확장하는 후속 연구를 계획 중이며, 산업계와의 협력을 통한 실제 제품화를 진행할 예정이다”고 설명했다.

이번 연구는 정형화된 회의나 분업이 아닌, 연구자 간의 일상 대화와 교류 속에서 탄생했다. 최 교수는 “캠퍼스에서 자연스럽게 오간 이야기들이 쌓여 완전히 새로운 개념의 다기능성 인공근육을 만들었다”며 “결국 연구와 일상이 자연스럽게 이어지는 협업 환경이 이번 성과의 중요한 원동력이었다”고 말했다.

최 교수는 연구자를 꿈꾸는 한양대 학생들에게 조언을 전했다. 그는 “연구는 매번 실패와 시행착오의 연속이지만, 그 속에서 재미를 느낄 수 있다면 끝까지 나아갈 수 있다”며 “자신이 재미있다고 느끼는 주제를 발견하고 몰입하는 것, 그것이 결국 좋은 연구로 이어지는 출발점이다”고 강조했다.