기계연, 힘 필요한 신체 부위에 쉽게 붙여 쓰는 근육옷감 개발

한국기계연구원 박철훈 박사 연구팀이 개발한 직조 근육옷감. 실처럼 가는 스프링 형태의 형상기억합금을 옷감제작과 동일한 방법으로 직조해 가볍고 부드럽지만 자체 무게의 1500 배를 들어올릴 수 있다.(기계연 제공) © 뉴스1

(대전=뉴스1) 심영석 기자 = 한국기계연구원(기계연)은 첨단생산장비연구부 로봇메카트로닉스연구실 박철훈 책임연구원 연구팀이 얇고 가벼운 근육옷감을 만들고, 이를 이용해 의복형 웨어러블 로봇을 만드는데 성공했다고 14일 밝혔다.

연구팀은 스파이더맨의 슈트처럼 가볍고 부드러우며, 근육처럼 스스로 힘을 낼 수 있는 의복형 웨어러블 로봇을 만들기 위한 근육옷감을 직조했다.


먼저 머리카락 1/2보다 가는 40㎛ 굵기의 형상기억합금을 스프링 형태의 실로 만들어 옷감을 짜듯 직조했다.

이 근육옷감은 실제 옷감처럼 자르거나 접을 수 있고, 힘이 필요한 신체 부위에 붙이기만 하면 쉽게 근력을 보조받을 수 있다.

형상기억합금으로 만든 이 근육옷감은 손바닥 크기의 무게가 6.6g으로 종이컵 하나 정도에 불과하다.


우리 몸의 근육이 움직일 때 수축과 이완을 반복하듯이 이 옷감도 머리카락보다 가는 형상기억합금에 전류가 흐르면 근육처럼 수축하며 힘을 낸다.

이때 힘은 자체 질량의 1500배에 달하는 10㎏을 들어 올릴 수 있는 정도다.

연구팀은 실제 다리나 팔의 근육 위치에 근육옷감을 부착하고 앉았다 일어서기, 계단 오르기, 무거운 짐 들기 등의 동작을 보조하는 실험을 수행했다.

한국기계연구원 박철훈 박사 연구팀이 개발한 근육옷감을 바지위에 붙이면 의복형 웨어러블 로봇으로 변신한다. 근육옷감은 필요할 때, 필요한 부위에 부착하여 ‘입는 근육’으로 활용할 수 있다.(기계연 제공) © 뉴스1

그 결과, 평소 사용하던 근력의 50% 만으로도 같은 동작이 가능한 것을 확인했다.

또, 형상기억합금을 스프링 실 형태로 만들어 근육옷감으로 직조하는 데 성공한 만큼 기존의 직조기를 이용한 대량생산도 가능할 전망이다.

연구팀은 향후 직조 근육옷감 및 이를 적용한 근력 보조 의복형 웨어러블 로봇의 기술이전을 추진할 방침이다.

또, 직조용 형상기억합금 스프링 실의 굵기를 지금보다 더 가늘게 만드는 등 직조 근육옷감의 성능을 향상하기 위한 연구를 지속할 계획이다.

박철훈 책임연구원은 “이 직조기술을 적용하면 웨어러블 로봇 제조공정 경제성을 크게 개선할 수 있는 만큼 로봇산업부터 섬유, 패션산업까지 다양한 신산업 창출도 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.

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