위정재 유기나노공학과 더블유 토토 연구팀이 세종대 김용석 더블유 토토 연구팀, 한구화학연구원 김동균 박사 연구팀과 공동연구로 세계 최초 산업 폐기물 황을 이용한 소프트 로봇을 개발했다. 이번 연구는 폐기물 기반 소재를 차세대 로봇 기술에 접목했다는 점에서 의미가 크다.

연구팀은 석유 정제 과정에서 산업 부산물로 버려지는 원소 ‘황’을 활용해 황 고분자를 합성한 뒤, 자성 입자와 복합화해 3D 프린팅용 잉크를 개발했다. 이 잉크는 직접 쓰기(Direct Ink Writing; DIW) 방식으로 원하는 형상의 소프트 로봇을 정밀하게 제작할 수 있는 소재다. 완성된 로봇은 자기장에 반응해 원격으로 움직이면서 형상기억 프로그래밍과 광열 효과를 통해 형태를 변형할 수 있고, 재가열을 통해 구조체 간 결합과 재활용이 가능해 순환형 로봇 소재로서 기능성도 확보했다.

연구팀은 이를 한 단계 발전시켜, 화학 촉매를 탑재한 캡슐형 소프트 로봇을 설계해 지능형 화학 반응 제어 시스템에 응용했다. 해당 로봇은 화학 반응기 내에서 자성 교반기의 역할을 수행함과 동시에 설정된 온도에 도달하면 캡슐 상단부가 개방되어 촉매를 자발적으로 방출해 원하는 시점에 화학반응을 원격으로 개시할 수 있다.

위 교수는 “내화학성과 광열 반응성이 뛰어난 황 고분자를 활용해 다중 자극에 반응하는 지능형 로봇 플랫폼으로 발전시킨 점이 큰 성과”라며 “폐기물을 첨단 기술로 전환할 수 있는 지속가능한 로봇 소재 가공 전략을 제시했다”고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 저명 학술지인 「Advanced Materials (영향력 지수: 26.8)」에 2025년 7월 17일 온라인 게재되었으며, 한국 연구재단, 미 육군연구소의 지원을 받아 진행됐다. 해당 논문 「Closed-Loop and Sustainable 4D Printing of Multi-Stimuli-Responsive Sulfur-Rich Polymer Composites for Autonomous Task Execution」은 캘리포니아 공과대학교(California Institute of Technology) 원수경 박사가 공동 제1저자, 한양대학교 유기나노공학과 조웅비 박사가 공동 저자, 한양대학교 위정재 더블유 토토가 공동교신저자로 참여하였다.