하버드대, 소프트 로봇용 스마트 직물 개발

미국 하버드대 비스연구소(Wyss Institute)가 재활 치료 등에 활용할 수 있는 스마트 직물(또는 로보틱 직물)을 개발했다고 ‘슬래시기어’ 등 매체들이 보도했다. 연구팀은 이 직물을 이용해 웨어러블 로봇을 제작하거나 비착용식 디바이스 개발에 활용할 수 있다고 밝혔다.

하버드 비스연구소는 하버드 공학 및 응용과학부(SEAS: John A. Paulson  School  of  Engineering and Applied Sciences),화학 및 생화학대 등과 협력해 ‘스마트 열활성화 직물(STATs·Smart Thermally Actuating Textiles)’을 개발하고 관련 연구 논문을 전문저널인 ‘어드밴스트 머티리얼스 테크놀로지스(Advanced Materials Technologies)’에 발표했다.

연구팀에 따르면 기존의 소프트 로봇들은 공기압 방식을 활용하는 게 일반적이다. 이같은 방식으로 소프트 로봇을 만들면 동력을 전달받는 공기압 장치를 외부에 따로 만들어 로봇과 연결해야 한다.

▲‘스마트 열활성화 직물'

이에 반해 STATs는 외부로부터 동력을 전달받지 않고 직물 내부에서 전기적으로 ‘액체-증기 변환’ 과정을 제어하는 방식으로 직물의 온도와 압력에 변화를 준다. 형태도 임의로 바꿀수 있다.

STATs는 '노벡(Novec) 7000'이라는 유체를 포함하고 있으며, 이 유체는 가열을 하면 액체가 증기로 변화한다. 증기로 변하면 부피를 최대 100배까지 늘릴 수 있다. 온도를 낮추면 다시 원래의 크기로 돌아온다. 

STATs는 전기적으로 동작하는 센서 레이어, 열접합(heat-sealing) 가소성을 갖고 있는 멤브레인, 직물 기반의 가열장치(heater) 등 3개의 층으로 구성되어 있다. 

이번에 개발된 로보틱 직물은 전기적으로 유도되는 은박 쓰레드(thread)를 직물안에 넣어 직물 내부를 원하는 온도와 압력으로 제어할 수 있다. 외부의 온도 변화에 상관없이 형태나 내부 압력을 바꾸거나 유지하는게 가능하다. 이 스마트 직물의 최대 압력은 일반적인 룸 환경에서 75kPa에 달한다.

연구팀은 이번에 개발된 스마트 직물을 활용해 손상된 근육 조직을 복원하는 장치를 만들거나 통증을 느끼기 쉬운 환자를 위한 특별 휠체어 또는 침구를 제작할 수 있다고 설명했다.