고려대학교 세종캠퍼스(부총장 김영) 전자및정보공학과 천성우 교수 연구팀이 독일 막스플랑크연구소 및 한국과학기술연구원 연구팀과 공동으로 ‘강성 조절이 가능한 우단벌레 모방형 유연 점착 로봇’을 개발했다. 이 생체모방 점착 제어 소형 로봇은 생물학적 조직과 유기체를 표적으로 하는 진단 및 치료에 잠재적으로 활용될 것으로 기대된다.

 

△(왼쪽부터) 고려대 세종캠퍼스 전자및정보공학과 천성우 교수, 막스플랑크 연구소 Metin Sitti 교수

생체 환경에서 대상 표면에 점착과 탈착을 정밀하게 제어하는 기술은 수술용 도구와 로봇, 암 치료 등에서 핵심 기술로 알려져 있다. 그러나 섬세한 점착성과 탈착성을 동시에 구현하는 것은 매우 어려운 과제였다. 특히, 표면 손상 없이 낮은 압력으로 주름진 부드러운 생물학적 표면을 잡을 수 있는 능력은 해결되지 않은 난제로 여겨져 왔다.

 

공동연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 우단벌레의 분비물에서 영감을 얻었다. 자기유변탄성체(MRE, Magneto-Rheological Elastomer)를 활용해 외부 자기장으로 제어되는 빠른 강성 변화를 구현했고, 이를 통해 안정성과 반복성을 가진 정밀한 접착 제어 로봇을 개발했다.

 

이 기술은 생체 환경에서 △무선 점착 로봇의 물체 운반 △볼트의 너트 제거 △마우스 종양 제거 수술 등의 작업에 적용 가능성을 보이며 접착 제어 및 넓은 접촉 면적 유지 등 안정적으로 성능을 입증했다.

 

이번 연구를 주도한 고려대학교 전자및정보공학과 천성우 교수는 “이번 연구는 기존 생체 환경에서 섬세한 점착-탈착 제어의 어려움을 복잡한 기계적 구조가 아닌 자연의 생체 모방 로봇으로 해결했다는 점에서 큰 의미가 있다”고 전했다.

 

연구팀은 심도 있는 연구를 통해 산업현장에서 활용할 수 있는 수준으로 기술 완성도를 높일 예정이다.

 

이번 연구 결과는 11월 20일 국제 학술지 Science Advances에 'Stiffness-tunable velvet worm-inspired soft adhesive robot'이라는 제목으로 게재되었으며, 표지 논문으로 선정되었다.

 

본 연구는 MIT 민형호 박사(제1저자), 고려대학교 전자및정보공학과 천성우 교수(교신저자), 막스플랑크 연구소 Metin Sitti(교신저자)가 주도하였다. 또한 △한국연구재단 우수신진연구 △원천기술개발사업 STEAM사업 △대학ICT연구센터 사업의 지원으로 연구되었으며, △ETH Zurich △한양대학교 △광주과학기술원 △한국과학기술원이 참여하였다.

△'Stiffness-tunable velvet worm-inspired soft adhesive robot' 논문 표지