인공근육 원리
- 인공근육은 생체근육의 움직임을 모방해서 수축/이완하는 물질이다. 근육은 머리카락처럼 가늘고 긴 근섬유로 이뤄져 있다. 근섬유는 액틴과 마이오신이라는 단백질로 구성된다. 뇌에서 움직이라는 전기신호를 전달하면, 액틴이 마이오신 사이로 미끄러져 들어온다.
근섬유의 길이가 짧아지고 단단해지면서 힘이 발생한다. 사람이 이두박근을 수축시켜서 팔꿈치를 구부릴 때도 이런 원리가 숨어있다.
국내 인공근육 개발팀은
- 카이스트에서 개발한 것은 액정탄성체(LCE)와 그래핀을 합성했다. 액체와 고체 결정의 특성을 모두 가진 신물질 LCE는 고무처럼 탄성이 좋다. 100도 이상의 열이 가해지면 길이가 짧아진다. 여기에 신소재 그래핀을 섞어서 실 형태로 뽑았다. 탄소 원자가 2차원으로 육각 벌집 모양을 이룬 그래핀은, 부드러우면서도 내구성이 강하다. 빛을 받으면 열을 낸다.
인공근육에 레이저를 쏴서 열을 발생시켰을 때, LCE가 수축하면서 힘을 낸다. 이 과정에서 떨어져 있던 그래핀 끼리 연결되면서 전체적으로 단단해진다. 실험 결과 인공근육 1000가닥(1.5cm, 0.2g)은 자체 무게의 5000배인 1kg 아령을 0.5cm 이상 들 수 있었다.
웨어러블 로봇 고도화 가능
- 작년 5월에 카이스트 연구팀은, 온도가 올라가면 미리 기억된 형태로 수축하고, 온도가 내려가면 이완되는 형상기억합금과 구리 나노와이어를 활용한 인공근육을 개발했다. 실제 손과 비슷한 속도로 움직이는 의수를 제작해서 달걀을 깨지지 않게 잡고 피아노를 연주해 보이기도 했다.
미국 콜로라도볼더대 팀은, 2018년 얇은 고무막 속 액체의 흐름을 전기로 제어하는 방식으로 인공근육을 구현했다. 미세하게 움직임을 제어할 수 있어서 라즈베리 한 알을 망가뜨리지 않고 집어서 옮기는 실험에 성공했다. 전압을 세게 걸면 더 큰 힘을 낼 수 있었다. 전압을 2만 5000V까지 높이자 4kg 물통을 5cm 이상 들어 올렸다.
미국 하버드대 팀과 MIT 공동연구팀은, 종이접기의 원리와 공기 압력을 이용한 인공근육을 개발했다. 이들은 실생활에서 쉽게 볼 수 있는 저렴한 플라스틱 주머니를 지그재그 모양으로 접으면서 기술을 발전시켰다. 주머니 내부 공기를 빨아들여서 수축할 때 물체를 잡는다. 2.6g 근육이 3kg 물체를 집어 올렸다.
인공근육 상용화
- 이 밖에도 고탄성 실을 그물망으로 엮은 뒤 태엽처럼 감았다가 풀면서 자체 탄력으로 힘을 내거나, 전기가 흐르면 수축하는 전기활성 고분자를 활용하는 등 다양한 방식의 인공근육이 개발되고 있다. 인공근육은 부상 군인 등의 의/수족 고도화와 신경마비 환자나 공장 작업자 등이 착용하는 우에러블 로봇에 적용할 수 있다.
딱딱한 기계 부품보다 무게 대비 낼 수 있는 힘이 커서, 착용자의 등과 허리에 걸리는 부하를 없애주면서 강한 힘을 낼 수 있다. 우주 탐사 등 극한 환경에서도 활용을 기대할 수 있다.
MRI로 뇌 분석 해주는 서비스 등장
- 국내 비상장 바이오벤처 '뉴로게이저'는 만 10~15세 아동/청소년을 대상으로 하는 뇌 분석 서비스 '엘사이어니'를 출시했다. 이 뇌분석 서비스는 아이의 뇌를 MRI로 촬영해서 겉으로 잘 드러나지 않는 성향을 분석해 준다. 인공지능(AI) 기반 뇌 분석 플랫폼으로, MRI 결과로 167개 항목으로 나눠서 수치화해서 알려준다.
분석의 정확도를 높이기 위해서 2018년 부터 4년간 500여 명의 뇌를 검사했다. 그 결과, 공감능력과 공격 성향은 물론이고 독해 능력, 사고 유연성, 수리, 학습력, 예술 창의성 같은 개인의 잠재적 성향과 능력치를 수치화하는 데 성공했다. 예를 들면, 수학적 사고를 담당하는 뇌 영역이 얼마나 발달했는지를 분석해서 수치로 보여주는 것이다.
평균값을 '5로' 놓고 0~10 범위에서 숫자가 크고 작음으로 아이의 성향을 파악할 수 있도록 했다. 세계적 뇌 과학 분야 연구자들이 플랫폼 개발에 참여했다. "뇌는 유전자와 다르게 나이가 들면서 변할 수 있기 때문에 뇌 분석 결과를 참고해서 부모가 적기에 아이의 진로를 함께 고민할 기회를 주는 서비스"라고 대표는 말했다.
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