카네기멜론 대학교의 연구팀은 진정한 소프트 로봇을 제작할 수 있는 새로운 전도성 겔을 개발했다.

우리가 '소프트 로봇'이라고 부르는 대부분의 로봇은 100% 부드럽지 않다. 로봇이 작동하려면 일종의 전도성 요소가 필요하기 때문에 일반적으로 로봇을 유연하게 만드는 데 사용된 엘라스토머 내부에 50%정도의 유연한 금속 조각이 숨겨져 있다.

로봇 전문가들은 카네기멜론 대학교 연구팀에서 만든 새로운 전도성 젤 덕분에 최초의 진정한 소프트 로봇을 제작하고 생체 인식 장치를 만들 수 있다고 주장하고 있다.

카네기멜론 대학교의 엔지니어들은 폴리머와 액체 금속을 결합해 매우 유연하고 전도성이 높은 유기겔 복합체를 개발했다. 이 복합체를 만들기 위해 연구진은 긴 폴리머 사슬을 용매에 담가 유연하게 만들었다.

그런 다음 이 폴리머에 미세한 액체 갈륨-인듐 합금 방울과 은 조각을 섞었다. 최종 결과물은 전기를 전달하기에 충분한 전도성 금속을 포함하는 저밀도 젤 물질이었다.

네이쳐 일렉트로닉(Nature Electronics)에 실린 논문에서 한 엔지니어는 “이 소재가 부드럽고 신축성이 뛰어나며 변형률 한계가 400% 이상”이라고 설명했다. 복합 재료가 찢어지면 가장자리를 서로 접촉해 독립적으로 다시 형성할 수 있다.

가장 중요한 것은 전도성이 비슷한 신축성 소재보다 뛰어나기 때문에 기능 저하 없이 전기 부품을 연결할 수 있다는 점이다. 카네기멜론 대학원생인 용이 자오는 “대부분의 겔 물질은 쉽게 건조해지는 경향이 있지만, 우리는 이 물질의 물을 증발률이 거의 없는 에틸렌 글리콜로 대체했다”고 설명했다.

연구팀은 이 복합 재료를 사용해 로봇 달팽이, 장난감 자동차, 생체 인식 모니터를 만들었다. 이 복합 소재는 로봇 달팽이의 배터리와 모터를 연결하는 데만 사용되었고, 실제처럼 끈적끈적한 몸체를 구성하는 데는 사용되지 않았지만 쉽게 수리할 수 있는 부품이라는 것이 입증되었다.

엔지니어들은 이 장난감 자동차를 통해 전기 경로를 빠르게 재구성하고 모터와 작은 조명에 전원을 공급할 수 있었다. 재구성 가능한 생체 전극인 이 소재는 신체 부위의 근전도(EMG)를 통해 근육 활동을 측정하기 위해 원하는 대로 모양을 바꿀 수 있다.

기계의 가장 딱딱한 구성 요소를 제거하고 젤 '신경계'로 대체하면 엔지니어는 진정으로 유연한 로봇이나 장치를 만들 수 있다. 이는 특히 의학 분야에서 과학자들이 살아있는 장기를 모방하거나 심장 및 기타 근육을 위한 자가 치유 생체 인식 모니터를 만들 수 있는 무수한 가능성을 열어준다.

한 로봇 전문가는 “진정한 소프트 로봇은 피부에 달라붙고, 집 바닥을 기어 다니며, 일상적인 집안일을 도와주는 등 다른 방법으로는 불가능했던 일들을 할 수 있을 것”이라고 말했다.