인간의 근육을 모방한 이온성 고분자 인공근육은 소음이 없고 단위 부피당 출력이 높아 기계식 모터와 유압식 작동기를 대체할 수 있어 많은 관심을 받아왔다. 하지만 백금 전극 표면에 존재하는 균열을 통해 내부 전해액이 빠져나가 내구성이 부족해 상용화가 어려움을 겪어왔다.
연구팀은 귀금속인 백금과 비슷한 전기전도성을 가지면서도 그래핀 입자간 거리가 좁은 그래핀 종이를 전극으로 활용했다.
환원된 그래핀 산화물 입자를 두껍게 쌓아 5㎛(마이크로미터·100만분의 1미터) 두께로 제작한 종이형태의 전극을 제작해 액체투과성 실험을 한 결과 전해액이 거의 빠져나가지 않았다. 또 그래핀 전극이 이온성 고분자와 맞닿는 부분엔 레이저 처리를 통해 표면적을 늘려 접착성을 높였다. 이에 따라 인공근육의 움직임에 대한 내구성도 확보했다.
연구팀은 전극으로 사용된 그래핀은 물을 밀어내는 성질이 있어 개발된 인공근육 역시 물어 잘 뜨고 쉽게 구할 수 있어 저렴한 가격으로도 제작가능하다고 덧붙했다.
오일권 교수는 “그래핀 기반 인공근육은 간단히 전극만을 교체해 기존에 알려졌던 작동기의 근본적인 문제를 해결했다”며 “향후 생체로봇, 유연 전자소자, 생체 의료기기 등 차세대 핵심 분야에 응용될 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구결과는 나노 분야 세계적 학술지 ‘ACS 나노’ 최근호에 게재됐다.
< 저작권자 ⓒ 서울경제, 무단 전재 및 재배포 금지 >
