김지윤 교수팀…모양과 특성 실시간 제어 가능
UNIST가 기계 부품의 모양과 성질을 원하는대로 바꿀 수 있는 기계적 메타물질을 개발했다. 로봇 부품을 비롯해 환경 변화에 맞춰 변형이 필요한 다양한 기계 부품에 활용할 수 있다.
UNIST(총장 이용훈)는 김지윤 신소재공학과 교수팀이 기존 재료의 한계를 뛰어넘어 실시간으로 모양과 특성을 조절할 수 있는 메타물질을 세계 처음으로 개발했다고 5일 밝혔다.
메타물질은 자연에 있는 일반물질과 달리 특별한 물리적 특성을 가지도록 설계된 인공물질을 말한다. 젤리 같은 일반물질은 세로 방향으로 누르면 가로가 늘어난다. 반면 메타물질은 세로 방향으로 눌러도 가로 방향까지 줄어들 게 할 수 있다. 이런 특성으로 건축, 항공, 로봇 등 다양한 분야에서 혁신적 응용이 가능하다.
기존 메타물질은 당초 설계된 모양과 특성을 바꾸기 어렵고 바꾸더라도 제한적이었다. 반면 김 교수팀이 개발한 기계적 메타물질은 모양, 강도, 변형 비율 등 여러 특성을 실시간으로 제어할 수 있다.
김 교수팀은 메타물질 기본 단위인 메타픽셀에 액체 또는 고체로 변형 가능한 '녹는 점이 낮은' 합금을 융합했다. 융합한 합금 상태를 픽셀 단위로 제어해 메타물질 특성을 구현했다. 이어 융합 합금에 디지털 패턴 정보(0=액체, 1=고체)를 새기고 실시간으로 패턴 명령어를 입력하면 따르도록 설계했다.
개발한 메타물질로 '적응형 충격 에너지 흡수' 시험을 진행해 돌발 충격에도 모양과 특성을 바꿔 충격 손상을 최소화할 수 있다는 것도 확인했다.
김지윤 교수는 “기계적 메타물질은 디지털 정보를 물리적 정보로 실시간 변환해 원하는 목적을 달성할 수 있다. 기존 다양한 디지털 기술과 기기뿐만 아니라 딥러닝 같은 인공지능 기술과도 원활한 호환이 가능하다”며 “스스로 학습하고 주변 환경에 적응하는 혁신적 신소재 개발의 첫걸음이 될 것”이라고 말했다.
이번 연구성과는 어드밴스드 머터리얼즈 1월 25일자 표지논문에 실렸다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
