’하이드로젤(Hydrogel)’하면 뭐가 떠오르시나요?
저는 마스크팩이랑 척수 재생(척수에 하이드로젤을 주입해서 조직을 재생시킴)이 제일 먼저 떠오릅니다.
하이드로젤은 기저귀, 생리대, 마스크팩, 콘텍트렌즈(소프트) 같이 생활용품부터 화상 상처 등 치료, 의료용 전극, 세포 배양, 성형 재료, 조직 재생, 인공 생체까지 매우 다양하게 쓰입니다.
하이드로젤은 고무나 플라스틱 같은 물질보다 몸에 넣었을 때 면역거부 반응과 이물감이 적어 인공장기나 의료용으로도 사용이 가능합니다.
의료용뿐만 아니라 하이드로젤을 이용해서 구부러지는 터치패널 기술을 개발하기도 했고, 기존 소프트 로봇 재료 접합을 위해 대부분의 고체 물질을 강력하게 접착할 수 있는 하이드로젤을 개발하기도 했습니다.
최근에는 이 결과를 바탕으로 하이드로젤 기반 소프트 로봇을 만들었습니다.
이미지 출처: 전자신문 etnews
투명한 물고기가 있다면 믿기 시나요?
하이드로젤로 만든 투명 물고기 로봇(이미지 출처: MIT)
위의 사진에서 보이는 투명한 물고기는 MIT에서 하이드로젤로 만든 투명 물고기 로봇입니다.
투명 물고기 로봇은 렙토세팔루스(leptocephalus)라고 불리는 유리 뱀장어(glass eel)에서 투명 로봇의 아이디어를 얻었습니다. 뱀장어의 치어인 유리 뱀장어는 바다에서 태어나 자신들의 서식지인 강으로 오기까지 극한의 장거리 여행을 해야 하는데, 자신의 몸을 투명하게 만드는 방법으로 자신을 보호합니다.
여기에서 아이디어를 얻어 유리 뱀장어와 같은 투명하고 속도와 힘을 갖춘 로봇을 개발하게 되었다고 합니다.
하이드로젤로 이루어진 소프트 로봇에 물을 넣고 펌프질을 하면 로봇이 구부러지거나 뻗치는 동작이 가능하며, 투명한 물고기 로봇은 다른 살아있는 물고기를 잡거나 놓아줄 수도 있고, 물속에서 공을 찰 수도 있습니다.
이미지 출처: Hyunwoo Yuk et al., 2017(참고문헌에 표기)
Fast and forceful gel robots(동영상 출처: Massachusetts Institute of Technology(MIT) YouTube)
투명 물고기 로봇을 개발한 Soft Active Materials 연구실의 육현우 연구원은 기존의 하이드로젤로 소프트 로봇을 만들려다 보니 흔히 쓰이는 재료들과 접합을 해서 복합 구조를 만드는 것이 쉽지 않았다고 합니다.
이에 Soft Active Materials 연구실에서 일반 딱딱한 물체부터 고무 같은 탄성체 재료까지 대부분의 고체물질과 하이드로젤을 접착시킬 수 있는 하이드로젤을 개발하였습니다.
Hydrogel Electronics 관련 연구로 MIT 홈페이지에 게재(이미지 출처: MIT)
New hydrogel that doesn’t dry out(동영상 출처: MIT YouTube)
하이드로젤 개발로 투명 물고기 로봇과 같은 하이드로젤 기반 소프트 로봇도 만들 수 있었습니다.
이 로봇 기술을 통해 의료 분야에도 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
하이드로젤은 의료분야에서만 주로 사용된다고 생각해왔습니다.
하지만 하이드로젤은 대부분 물로 이루어졌지만 고무와 비슷한 기계적 특성을 가지고 있어 소프트 로봇 업계에서도 주목하고 있는 차세대 물질입니다.
타 분야와의 융합 및 산업체에서의 무한한 응용이 기대됩니다.
참고 자료
1. 로봇신문(2017). MIT, 하이드로젤로 만든 투명 로봇 물고기 개발. 로봇신문, 2월 2일.
2. 송혜영(2016). 하이드로젤 이용한 구부러지는 터치패널 기술 개발. 전자신문 etnews, 8월 12일.
3. 이상만(2017). 손상된 척수 조직재생 유도 하이드로젤 개발. 9월 28일.
4. 이성운(2017). 육현우 연구자가 말하는 하이드로젤 접착과 그 응용. 산업뉴스, 2월 27일.
5. Massachusetts Institute of Technology (MIT)(2017). Fast and forceful gel robots.
https://www.youtube.com/watch?v=F6vSHmHw1gw t=5s
6. Massachusetts Institute of Technology (MIT)(2017). New hydrogel that doesn’t dry out.
https://www.youtube.com/watch?v=mrcNc5UT0BM
7. Yuk, Hyunwoo, et al.(2017). Hydraulic hydrogel actuators and robots optically and sonically camouflaged in water. Nature communications 8, 14230.
※ 본 내용은 MATERIC(www.materic.or.kr)에서 제공받은 연재 내용 중 일부를 인용하였습니다.
인용 출처: http://www.materic.or.kr/community/rising_mterview/content.asp?f_id=24 page=3 s_kinds= s_word=