[1] 최근 국내 연구진이 인공 근육을 제작할 수 있는 바이오프린팅 기술을 개발했다고 밝혀 화제가 되고 있다. 김근형 성대 교수 연구팀은 금 나노입자와 바이오잉크로 인공 근육을 제작했다고 밝혔다.

성덕고등학교 아침 T.E.D (Technology, Entertainment, Design) 16회 영역: 기계와 생명

인공 근육이란 실제 생물체의 근육을 모방한 인위적으로 만들어진 근육으로 전압, 전류, 온도, 압력 등의 변화에 따라서 팽창, 수축, 회전 등의 운동이 일어나는 물질 또는 기계장치를 의미한다.

[2] 최근 인공 근육 연구가 활발히 거론되는 배경으로는 기계장치의 한계로 보인다. 산업혁명을 기점으로 개발된 엔진 등의 장치가 딱딱하다는 점에서 유연성의 한계가 있고 크기를 작게 만드는 데도 한계가 있다는 단점이 두드러지기 때문이다. 이 같은 이유로 과학계에서는 인간이나 동물 같은 생명체의 움직임을 보며 근육이 생체 주기 동안 고장이 잘 나지 않는다는 점을 주목했고, 이를 기반으로 인공 근육 연구를 시작했다.

[3] 인공 근육은 장애인을 위한 팔다리, 군인들을 위한 외골격은 물론 원자력 발전소나 우주개발 등 인간이 작업하기 힘든 위험한 곳에서 오랫동안 작업해야 하는 로봇이나 군사용 로봇의 근육에 활용될 수 있을 것으로 예상한다. 또한, 인공 근육으로 로봇을 개발할 경우 현재까지 개발된 최상급 배터리보다 최고 30배 이상 긴 구동 시간을 유지할 수 있는 로봇의 가능성을 열었다는 점에서 의미하는 바가 크다.

[4] 인공 근육은 만드는 재료와 방법에 따라 다양한 특징을 가지는데 이 중에서 가장 간단한 방법으로 전기가 통하면 수축하는 전기 활성 고분자 재료로 만든 인공 근육이다. 이것의 원리는 이러하다. 전기가 통하면 수축하는 전기 활성 고분자 재료로 인공 근육을 만들 때 외부 전기장에 의하여 변형을 일으켜야 한다. 변형을 일으키는 방법의 하나로는 고분자 내에 이온을 주입하고 주입된 이온에 전기장을 가하면 고분자 내부에서 이동함으로써 이온이 주입된 고분자 부분이 팽창하고 이온이 결핍된 고분자 부분이 수축하는 원리이다. 이 방법의 경우 구동 전압이 아주 낮음에도 불구하고 이온들과 전기 전하들 간의 밀착성이 높고 가용할 수 있는 전화와 이온의 수가 높으므로 아주 높은 구동력을 보일 수 있다.

[5] 인공 근육의 연구 사례로 해외와 국내로 나뉜다. 해외에서는 진카이 위안 프랑스 국립과학원 연구팀은 폴리비닐알코올 (PVA) 섬유에 산화 그래핀 조각을 5% 섞어 꼰 인공 근육을 개발했다. 그리고 MIT (폴라나 아니키바 미국 매사추세츠공대) 교수 연구팀은 두 종류의 고분자를 붙인 덩어리를 국수 뽑듯 가늘게 뽑아낸 섬유로 인공 근육을 제작했다.

국내에서는 김선정 한양대 전기생체공학부 교수가 작년 7월 11일 국제학술지 ‘사이언스’에 사람의 근육보다 최대 40배 큰 힘을 내는 인공 근육을 발표했다. 또한, 김선정 한양대 전기생체공학부 교수와 레이 바우만 미국 텍사스대 나노테크연구소 교수를 비롯한 호주, 캐나다, 터키 등의 국제 공동 연구진은 낚싯줄과 재봉실을 나선형으로 꼬아 강력한 인공 근육을 만드는 데 성공한 것에 대한 연구결과를 발표했다.

1. 인공 근육 외에 생명체의 움직임을 모방한 기계장치에는 무엇이 있는지 찾아서 써보세요.

2. [2] 문단에 제시된 것 외에 인공 근육을 사용할 수 있는 사례를 찾아 써보세요.

MADE BY

✜ 자료조사 : 김원준, 이규호, 최현규

✜ 대본작성 : 이규호

✜ ppt 제작 : 이규호

✜ 촬영 : 김원준, 이규호, 최현규

✜ 편집 : 최현규

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