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탄소나노튜브 인공근육…2000배 무거운 물체 달고 회전

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2011년 10월 14일 00:00 프린트하기

머리카락보다 가는 실이, 자신보다 2000배 무거운 물체를 매달고 분당 590번의 회전을 하고도 안 끊어질 수 있을까. 구리처럼 전기는 잘 통하면서 강철보다 백 배 이상 강해 꿈의 신소재로 주목 받고 있는 ‘탄소나노튜브(CNT)’로 만든 섬유라면 가능하다. 미국 텍사스주립대와 호주 울릉공대, 캐나다 브리티시컬럼비아대, 한양대로 이루어진 국제 공동 연구진은 지름이 10μm(마이크로미터·1μm는 100만분의 1m)에 불과한 CNT를 실처럼 엮어 360도로 회전하는 ‘인공근육(섬유)’을 만드는데 성공했다고 13일 밝혔다. 이번 연구결과는 ‘사이언스 익스프레스’ 13일자 온라인 판에 게재됐고 ‘사이언스’에도 실린다. 전도성고분자나 형상기억합금 등으로 만든 기존의 인공근육은 좌우로 굽힐 수는 있지만 회전하는 것은 불가능했다. 연구진은 가루 형태로 된 CNT를 실처럼 길게 만든 뒤 나선형으로 엮어 인공근육을 만들었다. 이 인공근육을 전해질 용액 속에 넣고 전기를 흘려주면 용액 속 이온이 이동하는데, 이온을 흡수하면 길이가 줄고 이온이 빠져나가면 원래 길이로 돌아온다. 이렇게 늘어났다 줄어드는 과정을 반복하면서 인공근육은 회전력을 갖는데, 5V의 낮은 전압으로도 회전이 가능하고 흘려주는 전기의 방향에 따라 회전 방향이 바뀌기도 한다. CNT 인공근육은 자신보다 2000배 무거운 페달을 달고 1분에 590회를 회전할 정도로 강한 모습을 보였다. 실제로 연구진은 지름 15μm의 인공근육에 페달을 연결해 잘 섞이지 않는 액체 속에 넣고 회전시켜 믹서기처럼 두 액체를 섞는 것에 성공했다. 이번 연구에 참여한 김선정 한양대 전기생체공학부 교수는 “CNT 인공근육은 기존의 인공근육이 할 수 없었던 비틀림과 회전을 할 수 있다”며 “구동 원리나 구조가 기존 모터에 비해 간단하기 때문에 바이오, 로봇 분야 등 다양한 산업에 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.

원호섭 동아사이언스 기자 wonc@donga.com

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