복잡한 지형도 유연하게 탐색… 탐사·의료·구조 분야 활용 기대
‘나노-마이크로 레터스'에 연구 논문 발표
중국 하얼빈공과대(Harbin Institute of Technology) 연구팀이 뱀의 움직임에서 영감을 받아 새로운 형태의 소프트 더킹카지노인 ‘ICS봇(Initial Coiling Structure Bot)’을 개발했다고 밝혔다.
이 더킹카지노은 다중 모드 이동과 다양한 형태의 물체를 정밀하게 잡을 수 있는 감기형 그리퍼(coiling gripper) 기능을 갖췄다. 칭위펑(Qingyu Peng) 교수와 샤오동허(Xiaodong He) 교수의 지도 하에 진행된 이번 연구는 생물모사 더킹카지노공학 분야의 새로운 가능성을 열었다는 평가다.
이번 연구 성과는 전문 저널인 ‘나노-마이크로 레터스(Nano-Micro Letters)’에 게재됐다.(논문 제목:From Coils to Crawls: A Snake-Inspired Soft Robot for Multimodal Locomotion and Grasping)
ICS봇은 뱀이 보여주는 측면 이동(sidewinding locomotion), 아코디언 이동(accordion locomotion), 감아오르기(winding climbing) 등 다양한 이동 방식을 모방해 설계됐다. 이를 통해 여러 형태의 지형은 물론 협소한 공간도 유연하게 탐색할 수 있다.
더킹카지노의 그리퍼는 뱀이 먹잇감을 다루는방식에서 착안했다. 물체를 감싸며 다양한 크기와 모양의 물체를 안정적으로 잡고 고정할 수 있어, 정밀 작업이 필요한 좁은 공간에서 유용하다. 이 더킹카지노은 근적외선(NIR) 빛, 습도, 온도 변화에 반응하여 움직임을 제어할 수 있기 때문에다양한 응용 환경에서 유연한 조작이 가능하다.
ICS봇의 본체는 'MXene-셀룰로오스 나노섬유(CNF)' 소재로 구성된 잉크를 직접 잉크 인쇄(DIW) 방식으로 폴리에틸렌(PE) 필름에 인쇄해 만들었다.MXene은 2차원 나노 소재로, 탁월한 전기전도성, 우수한 광열 변환 능력, 높은 기계적 강도와 유연성을 특징으로 한다.
MXene-CNF 잉크는 NIR 영역에서 빛을 흡수해 열로 전환하고, 높은 기계적 강도를 유지해 구조 안정성을 확보할 수 있다. 연구팀은 PE 필름의 이방성 열팽창 특성을 이용해 가열 시 더킹카지노이 풀리고, 냉각 시 다시 감기는 구조적 메커니즘을 구현했다.
이 같은 '초기 감기 구조(Initial Coiling Structure)'는 이론 계산 및 유한 요소 해석(FEAㆍfinite element analysis)을 통해 정밀하게 예측되며, 다양한 환경에서정교한 변형 동작을 수행할 수 있다.
ICS봇은 다양한 응용 분야에서 활용 가능하다.좁은 튜브나 통로에서 물체를 정밀하게 조작할 수 있어 더킹카지노 그리핑 기술에 혁신을 가져올 수 있다. 재난 구조, 탐사 임무에 적합하며, 유연한 몸체 구조 덕분에 의료 분야, 특히 최소 침습 수술 및 표적 약물 전달 등에서도 응용 가능성이 높다.
향후 연구팀은 ICS봇의 설계를 더욱 최적화하고, 다양한 자극 반응형 소재 및 센서·제어 시스템을 통합해 자율성과 적응성을 높이는 데 주력할 계획이다. ICS봇의 개발은 자연에서 영감을 받은 더킹카지노 기술이 실질적인 기술 혁신으로 이어질 수 있음을 보여주는 사례다. 하얼빈 공대 연구진은 앞으로도 소프트 더킹카지노공학과 생체모방 기술 분야에서 지속적인 혁신을 이어나갈 방침이다.