빛 파장에 반응하는 홍채 근육 모사 형상기억합금 인공근육 개발

서울대 공대 기계공학부 안성훈-박희재 교수 공동 연구팀 개발, 미세 인공근육은 온도에 따라 반응하는 형상기억합금의 기본 원리에 메타 표면이란 원리를 추가해 빛 파장에 따라 다른 움직임을 갖는 특징

왼쪽부터 안성훈 서울대학교 기계공학부 교수, 박희재 교수

사람 의식을 확인하는 데 종종 사용되는 동공 반사는 감각 기관이 빛의 자극을 감지하고, 중추신경의 반응으로, 홍채 근육이 수축해 발생한다. 빛의 색, 다른 말로 빛 파장에 따라 즉각적으로 반응하는 인공근육이 있다면, 빛의 자극에 따라 다양한 변화를 만들 수 있을 것이다.

이러한 기대를 충족시키려는 듯 서울대학교 공과대학의 안성훈 기계공학부 교수와 박희재 교수의 공동 연구팀(김민수 박사, 전영준 박사, 이혜성, 조영균, 허재경, 이승우 연구원)이 ‘빛 자극에 의해 수축하는 홍채 근육을 모사하는 빛 감응 인공근육’을 개발해 관심을 모은다.

이번에 서울대 공대팀이 개발한 연구는 레이저 빛에 반응하는 초소형 금속 인공근육이다. 크기가 60x5x5 마이크로미터인 니켈-티타늄 형상기억합금에 메타(meta) 표면을 도입했다. 355nm 파장의 자외선과 785nm 파장의 적외선 레이저를 서로 다르게 흡수하도록 설계했다. 구동기는 크기가 작아서 전기 회로 없이도 빛을 비추면 재료의 온도가 올라가서 형상 기억 효과가 나타나며, 크기에 비해 큰 힘을 내고, 서로 다른 파장의 빛을 이용해 다양한 변형을 구현하는 장점을 가진다. 나노 패턴들의 간격을 조절하면 형상기억합금이 빛을 받았을 때 수축하는 정도를 조절할 수 있다.

교신 저자인 안성훈 교수는 “미세 인공근육은 더 발전하면 중추신경 없이도 작동되는 쥐 홍채의 예와 같이 전자적인 제어 회로 없이도 빛에 자동으로 반응하거나 빛 파장의 차이로 움직임이 제어되는 새로운 물리적 인공지능 시스템을 만들 수 있을 것이다”고 기대감을 표현했다.

이번 연구 성과는 세계적 국제학술지 어드밴스드 옵티컬 매터리얼스(Advanced Optical Materials)에 3월 8일 표지 논문으로 게재됐다. ANN

이병호 서울대학교 공과대학 학장

안성훈 기계공학부 교수, 박희재 교수의 공동 연구팀(김민수 박사, 전영준 박사, 이혜성, 조영균, 허재경, 이승우 연구원)

자료_ 서울대학교 공과대학