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[IT뉴스]‘파리지옥’처럼 물체 붙잡는 소프트 로봇 소재

온카뱅크관리자

2026-09-30 11:57:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> KAIST 
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 <img alt="문홍철 KAIST 생명화학공학과 교수 연구팀. 왼쪽부터 양현우, 이경록, 권진한 박사과정생과 문홍철 교수 (교신저자), 상단 왼쪽부터 김용민 전북대 교수, KAIST 생명화학공학과 김성룡 박사. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/30/dongascience/20260930114800770gffh.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="5FziHS6bdy" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/30/dongascience/20260930114800770gffh.jpg" width="658">
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 문홍철 KAIST 생명화학공학과 교수 연구팀. 왼쪽부터 양현우, 이경록, 권진한 박사과정생과 문홍철 교수 (교신저자), 상단 왼쪽부터 김용민 전북대 교수, KAIST 생명화학공학과 김성룡 박사. KAIST 제공
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 국내 연구진이 먹잇감 자극을 느끼면 잎을 닫아 곤충을 잡는 ‘파리지옥’의 원리에 착안해 물체를 붙잡는 부드러운 소재를 개발했다. 
 KAIST는 문홍철 생명화학공학과 교수 연구팀이 주변 물체를 감지하고 빛에 반응해 움직이는 이온성 소프트 로봇 ‘이오노그래스퍼(Ionograsper)’를 개발했다고 30일 밝혔다. 김용민 전북대 화학공학부 교수가 제1저자로 참여한 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 표지논문으로 9월 14일 온라인 게재됐다. 
 이온성 소재란 내부에 전하(양(+) 또는 음(−)의 전기적 성질)를 띤 작은 입자인 ‘이온’이 있어 주변의 전기적 변화에 반응할 수 있는 소재를 말한다. 연구진이 개발한 소재는 전기를 띤 물체가 다가오면 소재 안의 입자들이 움직여 전기 신호를 내고, 자외선을 비추면 굽어 물체를 붙잡는다. 빛을 끈 뒤에도 잡은 형태를 10분 이상 유지해 부품과 배선을 줄인 소프트 로봇 손으로 작동할 가능성을 보였다. 
 사람은 눈이나 피부로 물체를 알아차리고 근육을 움직여 잡는다. 로봇에도 주변을 감지하는 센서와 움직임을 만드는 구동부가 필요하다. 부드럽게 휘어지는 소프트 로봇에 센서나 구동부를 따로 붙이면 부품과 배선이 늘어나 구조가 복잡해진다.
 연구팀은 로봇의 피부와 근육 역할을 하나의 부드러운 고분자 소재에 담았다. 고분자는 작은 분자들이 길게 이어진 물질로 플라스틱이나 고무도 고분자의 한 종류다. 연구팀은 빛을 받으면 모양이 바뀌는 ‘아조벤젠’과 공기 중 수분을 흡수하는 고분자를 결합해 내부에서 이온이 움직일 수 있는 그물망 구조를 만들었다.
 전하를 띤 물체가 가까워지면 주변에 미치는 전기적 영향으로 소재 안의 양이온과 음이온이 재배열된다. 풍선에 머리카락을 문지른 뒤 가까이 가져가면 머리카락이 반응하듯 물체가 직접 닿지 않아도 주변의 전기적 영향으로 소재 내부에 변화가 생기는 것이다. 연구팀은 이때 나타나는 전기 신호를 이용해 별도의 감지용 전압 없이 물체의 접근과 움직임을 알아냈다.
 소재를 움직일 때는 자외선을 비춘다. 빛을 받은 아조벤젠의 모양이 바뀌고 소재의 한쪽 면에서 수분이 빠져나가면서 한쪽이 먼저 마른 얇은 종이처럼 소재가 굽는다. 연구팀은 이 움직임으로 물체를 붙잡는 모습을 시연했다.
 빛을 끄면 소재 표면에 생긴 나노 크기의 작은 구멍을 통해 수분이 다시 들어온다. 이 과정에서 소재는 반대 방향으로 굽으며 고분자 구조가 천천히 풀릴 때까지 변형된 형태를 10분 이상 유지했다. 붙잡은 자세를 유지하기 위해 계속 빛을 비출 필요가 없다는 뜻이다.
 이번 연구의 핵심은 물체를 알아채는 기능, 움직이는 기능, 바뀐 형태를 일정 시간 유지하는 기능을 하나의 소재에 구현했다는 점이다. 연구팀은 빛에 따른 분자와 수분의 변화가 어떻게 양방향 굽힘과 형태 유지로 이어지는지도 분석했다.
 연구팀은 감지 거리와 움직이는 속도, 반복 사용 시 내구성, 물체를 지탱하는 힘을 증가시키는 동시에 가시광선이나 근적외선으로도 움직일 수 있도록 연구를 이어갈 계획이다.
 문홍철 교수는 “로봇의 피부와 근육을 따로 붙이지 않고 하나의 소재가 물체를 감지하고 빛을 받으면 움직이도록 한 동시에 빛을 끈 뒤에도 변형된 형태를 유지한다는 점이 특징”이라며 “앞으로 AI 제어 기술을 결합해 피지컬 AI 로봇에 활용할 수 있는 감각·구동 소재로 발전시키겠다”고 말했다.  
 [김민수 기자 reborn@donga.com]
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