배근열·조길원 교수 공동연구팀, 인체 피부에 부착 가능한 ‘저전압 구동형 유연 액추에이터’ 개발

재료과학 분야 세계적 권위 학술지 ‘표지 논문’ 선정

배근열 금오공대 소재디자인공학과 교수.

조길원 포항공대 화학공학과 교수

이시영 토론토대 박사

국립 금오공대 소재디자인공학과 배근열 교수와 포항공대 화학공학과 조길원 교수, 토론토대 이시영 박사의 공동 연구팀이 '저전압으로 구동 가능한 유연 액추에이터'를 개발했다.

최근 XR(확장현실) 기반의 메타버스 기술이 큰 관심을 받게 되면서 기존의 시·청각 정보뿐만 아니라 촉감·질감 정보까지 전달하는 초실감 구현 기술 개발이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.

하지만 대부분의 촉감·질감 전달 장치는 딱딱하고 무거워 사용자의 착용성과 신체 운동성을 제한하고 피부와의 불완전한 접촉으로 인해 낮은 자극전달 효율을 보였다.

최근 학계에 보고된 고분자와 나노물질 기반의 유연 액추에이터는 가볍고 유연한 특징을 바탕으로 기존 촉감·질감 전달 장치의 단점을 개선할 수 있었으나 실제 적용되는 데에 한계점을 보였다.

배근열 박사와 공동 연구팀은 탄성복합체를 개발하고 이를 새로운 액추에이터 구조에 도입함으로써 기존 유연 액추에이터의 한계점을 극복했다.

탄성 고분자와 이온성 액체를 혼합해 낮은 탄성률과 높은 유전상수를 갖는 탄성복합체 소재를 개발하고, 플라즈마 식각 공정에서의 이온 폭격 현상을 이용해 10마이크론 간격의 전극벽을 갖는 새로운 소자 구조를 개발해 낮은 전압으로 높은 변위와 빠른 응답속도를 갖는 신개념 유연 액추에이터를 제작했다.

배 교수는 "이번 연구는 소재·기계·인체공학 등을 포함한 다학제적 접근을 통해 기존 유연 액추에이터의 한계점을 극복했다"며 "향후 초실감 메타버스용 의복·장갑·패치 등의 웨어러블 출력 장치로 적용될 수 있을 것으로 기대한다"고 밝혔다.

이번 연구는 재료과학 분야 세계적 권위지인 'Advanced Functional Materials' 3월호에 게재됐으며 표지 논문으로 선정됐다.