[로이슈 전여송 기자] 한국연구재단은 경희대학교 박윤석 교수 연구팀이 자기장을 이용해 형태를 빠르게 변환하고 외부 충격 후 스스로 원래 형태로 복원되는 '소프트 메카니컬 메타표면' 시스템을 개발했다고 9일 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 우수신진연구 및 뇌과학 선도융합기술개발 지원사업으로 수행됐으며, 연구 결과는 미국과학진흥협회(AAAS) 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 6월 26일자에 게재됐다.

메카니컬 메타표면은 외부 자극에 반응해 표면의 기하학적 형태를 능동적으로 변화시키는 구조체로, 촉각 인터페이스와 인터랙티브 디스플레이, 소프트 로봇 등에 활용될 수 있다.

기존 메타표면 기술은 물리적 충격에 취약하고 반응 속도가 느리며, 표면 변화를 감지하기 위해 별도의 외부 카메라 장비가 필요한 한계가 있었다.

연구팀은 탄성이 다른 두 종류의 고분자 소재를 결합한 이중 레이어 구조에 네오디뮴 자기입자를 혼합해 자기장에 반응하는 소프트 메타표면을 구현했다.

연구팀에 따르면 전압을 인가하면 각 픽셀의 높이를 약 8밀리초(ms) 만에 개별적으로 제어할 수 있으며, 다양한 입체 형상을 구현할 수 있는 것으로 확인됐다.

또 표면 내부에 관성측정장치(IMU)를 내장해 외부 카메라 없이도 표면의 형상 변화를 실시간으로 감지할 수 있도록 했다.

아울러 외부 힘으로 형태가 변형되더라도 목표 형상으로 복원되는 기능을 구현했으며, 5000회 반복 작동 실험에서도 구조적 손상이나 성능 저하 없이 안정성을 유지했다고 연구팀은 설명했다.

박윤석 경희대학교 신소재공학과 교수는 "이번 연구는 형태 변환, 자가 감지, 시각 출력이 하나의 소프트 플랫폼 안에 통합된 사례"라며 "차세대 촉각 인터페이스와 웨어러블 소자, 인터랙티브 디스플레이 분야 등으로 활용 범위를 확대할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

전여송 로이슈(lawissue) 기자 arrive71@lawissue.co.kr