KAIST(총장 신성철)가 백금이나 금 대신 그래핀 구조체를 전극으로 활용해 가격은 낮추면서 성능은 높인 소프트 액추에이터를 개발했다. 소프트 액추에이터 기술을 상용화할 수 있는 길이 열렸다.
KAIST는 오일권 기계공학과 교수팀이 두 개의 상반된 그래핀 구조체를 전극으로 활용한 소프트 액추에이터를 개발했다고 7일 밝혔다.
소프트 액추에이터는 전기에 반응해 움직이는 유연 소자다. 금속 전극과 이온성 고분자가 주된 구성요소다. 두 개 전극에서 발생한 전기장으로 이온을 움직여서 고분자를 한쪽 방향으로 굽히거나, 펴는 방법을 이용한다. 이온이 모이는 곳의 고분자가 팽창하고, 이온이 사라진 곳은 수축하는 식이다.
전극에는 그동안 백금이나 금과 같은 귀금속을 사용했다. 제조 단가가 높을 수밖에 없다. 유연성도 떨어져 상용화가 어려웠다.
연구팀은 질소를 증착한 구겨진 그래핀, 그물망(메시) 그래핀을 전극으로 구성, 백금·금 전극을 대체했다. 질소 증착 구겨진 그래핀이 전하를 저장해 주변에 이온을 끌어들여 고분자 팽창과 수축을 제어한다. 연구팀은 화학기상증착법으로 그래핀에 높은 전기 전도도를 부여했다.
전극의 신축성은 메시 그래핀을 이용해 높였다. 메시 그래핀은 구조 내 물결 모양 패턴을 봉고 있어 백금·금 전극보다 신축성이 높다.
연구팀은 이 기술이 소프트 액추에이터 비용 문제와 성능 문제를 모두 해소할 수 있다고 설명했다. 햅틱(촉각) 피드백 시스템, 웨어러블 헬스케어 기기, 능동촉각 시스템, 소프트로봇 등 다양한 분야에 사용할 수 있다.
오 교수는 “이번 연구로 소프트 액추에이터의 성능 향상, 단점 개선이 가능해 질 것”이라면서 “차세대 유연 전자산업의 소프트 액추에이터 기술 활용을 가속화하는 계기가 된다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
