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사람 40배 힘내는 ‘인공 근육’ 개발

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  • 류준영 기자
  • 2019.07.12 08:05
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김선정 한양대 교수팀 참여 국제공동연구 성과 …나일론·실크 등 상업용실 꼬아 제작

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국제연구진이 개발한 인공근육의 모습/사진=한양대<br><br>- 왼쪽 사진은 비틀림 형태 탄소나노튜브 실의 길이방향 표면 (왼쪽 상단사진은 실의 단면), <br>- 가운데 사진은 비틀림 형태 탄소나노튜브 실의 표면에 고분자가 코팅된 외피구동 인공근육 제조과정 (가운데 상단 사진은 외피인공근육의 단면, 그린색은 고분자 외피), <br>- 오른쪽 사진은 코일 형태의 외피구동 인공근육
국제 공동연구진이 인체근육보다 최대 40배의 힘을 내는 섬유 형태 ‘인공근육’을 개발했다.

한양대 전기생체공학부 김선정 교수, 미국 텍사스대 레이 바우만 교수, 호주 울릉공대 등으로 이뤄진 공동연구팀이 이 같은 연구성과를 국제학술지 '사이언스' 12일 자에 발표했다.

이번에 개발한 인공근육은 기존 인공근육의 한계로 대두됐던 경제적인 문제를 해결했다는 점에서 주목을 받았다.

연구진은 지난 15년간 탄소나노튜브 기반의 인공근육을 연구해왔다. 하지만 탄소나노튜브 실의 가격이 매우 비싸 상업적인 이용이 힘들었다. 이에 연구진은 탄소나노튜브와 함께 시중에서 쉽게 구할 수 있는 나일론 및 실크 등의 상업용 실을 꼬아 인공근육의 중심부를 제작했다. 가격이 저렴한 물질을 섞어 상용화 시 가격을 줄일 수 있게 만든 것이다.

여기에 온도, 화학물질 등 외부 자극에 의해 수축·이완하는 외피를 입혀 인공근육을 완성했다. 새 인공근육은 기존 인공근육의 9배, 사람 근육이 내는 힘의 40배까지 힘을 낸다고 연구진은 설명했다.

연구진은 포도당에 반응하는 하이드로겔을 개발, 이를 인공근육에 적용했다. 외피로 이용된 합성 하이드로겔은 주변 포도당과 결합해 부피가 변화되고, 이는 인공근육의 구동력으로 전환돼 포도당 농도에 반응했다. 김 교수는 "생체 내 혈당농도에 따라 자동으로 약물(인슐린)을 방출하는 장치에 응용할 수 있을 것"이라고 말했다. 섬유 형태 인공근육은 실제 사람의 근육섬유를 모사해 개발했다.

김 교수는 “인공근육은 마이크로로봇, 소형 의학장비, 환경에 따라 모양이 변하는 스마트 섬유 등 다양한 곳에 활용할 수 있다”고 말했다.



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