ICRA 2025 최우수 논문 후보에 오른 기술
농업·웨어러블 산업에 새로운 가능성 제시
미국 네브래스카대학교 링컨캠퍼스(University of Nebraska–Lincoln)의 에릭 마크비카(Eric Markvicka) 교수 연구팀이 손상 부위를 스스로 감지하고 치유할 수 있는 소프트 더킹+카지노 기술을 개발했다.
이번 연구는 최근 조지아주 애틀랜타에서 열린 국제더킹+카지노컨퍼런스 ‘ICRA 2025’에서 발표되었으며, 총 1606편의 논문 중 ‘최우수 논문상(Best Paper Award)’ 및 ‘최우수 학생 논문상(Best Student Paper Award)’ 부문 최종 후보에 선정됐다. 발표된 논문의 제목은 Intelligent Self-Healing Artificial Muscle: Mechanisms for Damage Detection and Autonomous Repair of Puncture Damage in Soft Robotics다.
이 기술은 인간과 식물의 피부처럼 외부의 더킹+카지노을 감지하고 스스로 치유하는 생물학적 메커니즘을 모방했다. 외부 압력이나 구멍 등으로 인한 더킹+카지노을 인식하고, 그 위치를 정확하게 파악한 뒤 자동으로 복구 과정을 시작할 수 있다.
에릭 마크비카 교수는 “현재 더킹+카지노공학 분야에서는 기존의 경직된 시스템을 유연한 소재로 대체하려는 시도와 함께, 생체모방 기술에 대한 관심이 활발하게 이루어지고 있다”며 “우리는 지금까지 신축성 있는 전자기기와 액추에이터를 개발해 왔지만, 생물처럼 손상에 반응하고 자체 복구하는 능력은 갖추지 못했다”고 말했다.
연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 외부 개입 없이 더킹+카지노을 감지하고 위치를 파악한 뒤, 자율적으로 수리 과정을 시작할 수 있는 다층 구조의 ‘지능형 자가 치유 인공 근육(Intelligent Self-Healing Artificial Muscle)’을 개발했다.
마크비카 교수는 “인간과 동물은 놀라운 회복력을 지니고 있다. 상처, 멍, 심지어 중상까지도 대부분의 경우 붕대나 간단한 치료로 회복된다”며 “이와 같은 치유 능력을 합성 시스템 내에서 구현할 수 있다면, 전자기기와 기계에 대한 기존 개념을 완전히 바꿀 수 있을 것”이라고 말했다.
연구팀이 개발한 인공 근육은 하단층, 중간층, 상단층의 세 층으로 구성되어 있다. 하단층은 실리콘 엘라스토머 내부에 액체 금속 미세 방울을 포함한 부드러운 전자 피부로, 더킹+카지노을 감지하는 역할을 한다. 중간층은 경질의 열가소성 엘라스토머로 구성되어 자가 치유 기능을 수행한다. 상단층은 수압을 통해 근육의 움직임을 유도하는 액추에이션 기능을 담당한다.
자가 치유 과정은 다음과 같은 단계로 진행된다.
하단층에 연결된 마이크로컨트롤러와 센싱 회로가 더킹+카지노을 감지하기 위해 다섯 개의 전류를 지속적으로 모니터링한다. 만약 구멍이나 압력으로 더킹+카지노이 발생하면, 전류가 흐르면서 더킹+카지노 부위에 새로운 전기 네트워크가 형성된다. 이 전류는 자가 치유 시스템의 트리거 역할을 하며, 이후 전류가 증가하면서 네트워크는 로컬 줄 가열기(local Joule heater)로 기능하게 된다.
몇 분 내에 이 열은 중간층의 열가소성 물질을 녹이고 재성형하여 더킹+카지노 부위를 밀봉한다. 마지막으로 하단층의 전기적 흔적이 지워지며 시스템은 원래의 상태로 복원된다.
연구팀은 이번 기술에 일반적으로 전자기기의 결함 원인으로 알려진 '전자이동 현상(electromigration effect)'을 활용했다. 전자이동은 전류에 의해 금속 내 원자가 이동해 회로 재료에 틈이나 변형을 일으키는 현상으로, 전자기기의 수명을 단축시키는 주요 요인 중 하나다. 연구팀은 이러한 현상을 오히려 이용해 더킹+카지노 부위 감지 및 치유 네트워크의 재설정 메커니즘으로 전환했다.
마크비카 교수는 “전자이동은 전자기기 소형화를 방해하는 대표적인 문제로 여겨지지만, 우리는 이를 회피하는 대신 적극 활용함으로써 치유 시스템의 작동을 유도하고 영구적인 전기 흔적을 지우는 데 사용했다”고 설명했다.
연구팀은 자가 치유 기술이 다양한 산업 분야에 응용될 수 있다고 전망했다. 특히, 나뭇가지나 가시, 유리 조각 등 날카로운 물체와의 접촉이 잦은 농업용 더킹+카지노 시스템이나, 일상적으로 마찰과 손상을 겪는 웨어러블 건강 모니터링 장치 등에 큰 혁신을 가져올 수 있을 것으로 기대된다.