국립금오공과대학교(총장 곽호상)는 배근열 소재디자인공학과 교수가 조길원 포스텍 화학공학과 교수, 이시영 토론토대학교 박사와 공동으로 저전압으로 구동 가능한 유연 액추에이터를 개발했다고 19일 밝혔다.
최근 XR(확장현실) 기반 메타버스 기술이 큰 관심을 받으며 기존 시각·청각 정보뿐 아니라 촉감·질감 정보까지 전달하는 초실감 구현 기술 개발이 전 세계적으로 활발히 진행돼 왔다. 하지만 대부분 촉감·질감 전달 장치는 딱딱하고 무거워 사용자 착용성과 운동성을 제한하고, 피부와 불완전한 접촉으로 인해 낮은 자극전달 효율을 보였다.
학계에 보고된 고분자 및 나노물질 기반의 유연 액추에이터는 가볍고 유연한 특징을 바탕으로 기존 촉감·질감 전달 장치의 단점을 개선했지만 높은 구동 전압과 낮은 변위 및 느린 응답속도로 인해 촉감과 질감 전달 장치로 실제 적용되는 데 한계점을 보였다.
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 개발했다.
플라즈마 식각 공정에서 이온 폭격 현상을 이용해 10마이크론 간격의 전극벽을 갖는 새로운 소자 구조를 개발함으로써 낮은 전압으로 높은 변위 및 빠른 응답속도를 갖는 신개념 유연 액추에이터 제작에 성공했다.
배근열 교수는 “소재공학, 기계공학 및 인체공학 등을 포함한 다학제적 접근을 통해 기존 유연 액추에이터의 한계점을 극복한 연구”라며 “향후 초실감 메타버스용 의복, 장갑, 패치 등의 웨어러블 출력 장치로 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
이번 연구는 재료과학 분야 권위지 '어드벤스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)' 표지 논문으로 게재됐다.
구미=정재훈 기자 jhoon@etnews.com
