에너지를 만들고 저장한다…DGIST, 차세대 친환경 인공근육섬유 개발

클릭하시면 더 큰이미지를 보실 수 있습니다 인공근육섬유를 개발한 임상규(왼쪽) DGIST 에너지환경연구부 책임연구원팀. DGIST 제공

임상규 책임연구원팀, 바이오매스 기반 형상기억고분자 섬유 개발
의료용 로봇, 첨단 섬유, 웨어러블 산업 전반에 활용 기대

대구=박천학 기자

에너지를 생산하고 저장할 수 있는 새로운 ‘인공근육섬유’가 개발됐다.

임상규 DGIST 에너지환경연구부 책임연구원팀은 에너지 생산·저장이 동시에 가능한 바이오매스 기반의 형상기억고분자 섬유를 개발했다고 16일 밝혔다.

연구팀에 따르면 농작물에서 원료로 만든 친환경 소재인 폴리락트산(PLA)과 내구성이 뛰어난 바이오 기반 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 사용해 실제 근육을 모방한 인공근육섬유를 제작했다.

PLA는 옥수수와 사탕수수에서 추출한 포도당으로 만든 친환경 생분해성 소재로 일정 조건에서 자연적으로 분해된다. TPU는 강한 내구성과 복원력을 가진 소재로 산업용 시트, 전자기기 보호 필름, 운동화, 인조가죽 등 다양한 제품에 널리 사용되고 있다.

연구팀은 PLA와 TPU의 비율과 섬유 구조를 정밀하게 조절해 대량 생산이 가능한 방식으로 설계했다. 섬유를 꼬아서 만든 특수 공정을 통해 기존 형상기억섬유보다 강도가 4.18배 향상됐고, 내구성도 뛰어나 50번 이상 반복 사용해도 98% 이상의 복원력을 유지했다. 또 이 섬유는 자기 무게의 5만6000배에 달하는 하중을 견딜 수 있는 강력한 성능으로 제작됐다.

연구팀은 인공근육섬유는 단순히 형태를 기억하는 기능 외에도 압력으로 에너지를 생성할 수 있으며 1000번 이상 충전과 방전을 반복해도 초기 성능의 90% 이상을 유지하는 안정적인 에너지 저장 능력을 갖췄다고 밝혔다. 임상규 책임연구원은 "이 섬유가 로봇, 첨단 섬유, 웨어러블 장치 등 다양한 산업에 활용되길 기대한다"고 말했다.

이 연구는 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원의 산업기술국제협력사업(국제공동기술개발사업)과 DGIST 기관 고유사업의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 게재됐다.