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  •  힘이 솟아나는 인공근육, 슈트처럼 걸치기만 해도 '불끈'
  • 손희정 기자
  • 2021-04-22 13:21:17
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스파이더 맨.
소니 픽쳐스 제공


근육옷감을 바지에 붙인 모습. 한국기계연구원 제공


영화 ‘스파이더 맨’의 주인공 피터 파커는 평소엔 평범한 학생이지만 히어로 슈트만 입으면 상상을 초월하는 힘이 솟아나

쓰러지는 건물을 들어올리고, 위험한 상황에 처한 사람들을 거뜬히 구해준다.

스파이더 맨에게 힘을 주는 히어로 슈트처럼 가볍고 부드러우면서도 스스로 힘을 낼 수 있는 ‘근육 옷감’이 최근 개발됐다.

한국기계연구원 연구팀이 개발한 이 옷감을 옷에 부착하면 절반의 힘으로 물건을 ‘번쩍’ 들어 올릴 수 있는 것.

근육 옷감은 택배노동이나 돌봄노동, 건설노동 등 무거운 것을 들어야하는 일상적인 작업부터 재활훈련까지

다양한 영역에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

근육 옷감 외에도 몸에 걸치기만 하면 큰 힘을 내도록 도와주는 기술들이 속속 개발되고 있다. 힘이 불끈 솟게 하는 기술을 만나본다.​

무려 40배!


탄소나노튜브(CNT)와 아크릴 섬유, 실크, 대나무 섬유 등을 꼬아 만든 인공근육. 사이언스 제공​

평소 10㎏짜리 쌀가마니를 겨우 들었다면 400㎏의 쌀가마니도 번쩍 들 수 있게 해주는 ‘인공근육’이 개발됐다. 이 인공근육은 가볍고 유연한 섬유형태로 제작돼 로봇과 웨어러블(착용형) 기기 등 다양한 곳에 활용될 것으로 보인다.

김선정 한양대 전기생체공학부 교수팀, 미국 텍사스대, 호주 울릉공대 등으로 이뤄진 국제연구팀은 사람 근육이 내는 힘의 최대 40배에 달하는 힘을 낼 수 있는 인공근육을 2019년 개발한 바 있다.

연구팀은 탄소나노튜브(CNT) 섬유에 시중에서 쉽게 구할 수 있는 아크릴 섬유, 실크, 대나무 섬유를 꼰 후 온도 변화와 화학물질 같은 외부 자극에 반응하는 재료를 덧씌웠다. 긴 실 같은 모양의 ‘섬유 줄기’를 다시 고무동력기 고무줄처럼 배배 꼬면 인공근육 섬유 실이 만들어진다. 이 실을 지그재그로 엮어 교차하면 섬유 형태의 인공근육이 완성되는 것. 인공근육 섬유는 외부 자극을 받으면 줄을 감싼 겉면이 수축했다가 늘어나는 방식으로 사람의 근육처럼 힘을 낸다.

연구팀이 개발한 인공근육 섬유는 쉽게 구할 수 있는 값싼 재료로 만들어졌음에도 기존에 개발된 인공근육보다 9배 높은 성능을 내 주목받았다. 또한, 탄소나노튜브 섬유 등에 덧씌운 재료가 무엇인가에 따라 각기 다른 자극에 반응하는 인공근육 섬유를 만들 수 있다. 폴리우레탄을 덧씌우면 열 변화에 따라 반응하는 인공근육이 만들어지는 식이다.


튜브처럼 공기만 넣으면


무거운 짐도 가볍게 들 수 있는 ‘머슬 슈트 에브리(Muscle Suit Every)’. 이노피스 제공


지지대가 손목까지 오도록 길게 만들어진 ‘머슬 어퍼(Muscle Upper)’는 더 무거운 물건을 들 수 있게 해준다​

인공근육 섬유는 아직 개발 중이라 우리가 해당 섬유로 만든 ‘히어로 슈트’를 실제로 접하기까지는 시간이 더 걸릴 것으로 보인다. 하지만 개발이 완료돼 시중에 판매되고 있는 인공근육 기술도 있다. 배낭처럼 메기만 하면 힘이 솟아나는 제품이다.

일본 스타트업 ‘이노피스(Innophys)’는 배낭처럼 등에 메면 무거운 물건을 쉽게 들어 올릴 수 있는 ‘머슬 슈트 에브리(Muscle Suit Every)’를 개발해 판매하고 있다. 머슬 슈트는 공기압(공기에 의해 발생하는 압력)을 활용하는 인공근육 기구로 최대 25kgf(킬로그램중·힘의 크기를 나타내는 단위로 1킬로그램중은 질량 1kg의 물체에 작용하는 표준 중력의 크기다)의 힘을 제공한다.

건전지 없이 공기압 펌프로 공기를 넣기만 하면 바로 사용할 수 있는 머슬 슈트에는 고무 튜브 형태의 인공근육이 들어간다. 인공근육, 즉 고무 튜브는 나일론 천으로 감싸져 있는데, 공기가 주입 된 인공근육이 팽창하면 나일론 천에는 탄성(본래의 모양으로 되돌아가려는 성질)이 생긴다. 머슬 슈트를 입은 사람이 활동을 하면 인공근육이 팽창과 수축을 반복하면서 사람의 근력을 보조하는 것. 인공근육이 팽창과 수축할 때 생기는 힘을 이용하면 슈트를 입은 사람이 허벅지와 팔 등에 큰 힘을 주지 않고도 무거운 물건을 들거나 옮길 수 있다.

이노피스는 손목까지 오도록 길게 만든 후 끝에 가죽 장갑을 붙인 ‘머슬 어퍼(Muscle Upper)’도 출시했다. 장갑에 손을 넣으면 대리석과 같은 건축자재도 거뜬하게 들어 올릴 수 있다. 타카시 후루카와 이노피스 대표는 “대형 수송기계가 들어갈 수 없는 비좁은 장소에서 무거운 짐을 들어 올릴 수 있도록 해준다”고 말했다.​

▶어린이동아 손희정 기자 son1220@donga.com

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