인하대 고분자공학과 첨단소재 연구실 학생들이 한국 고분자학회와 화학공학회 춘계 학술대회에서 잇따라 수상하며 실력을 증명했다.
인하대(총장 조명우)는 최근 열린 학술대회에서 3차원 형태의 소프트 액츄에이터 연구 논문으로 고분자공학과 첨단소재 연구실(지도교수 위정재) 통합과정을 밟고 있는 전지수(29) 학생이 고분자학회 우수 논문 발표상과 화학공학회 우수 논문 포스터상을 수상했고 박정은(25) 학생과 이재경(23) 학생이 고분자학회 우수논문 포스터상을 받았다고 12일 밝혔다.
첨단소재 연구실은 단단한 관절로 움직이는 기존 로봇과 달리 소프트한 고분자소재로 유연하게 변하는 초소형 소프트 로봇이나 형태 변화가 가능한 장치 등을 연구 중이다. 이번 연구는 한국연구재단 기본‧중견연구 지원과 미 공군연구소 AOARD 지원을 받아 진행됐다.
전지수 학생은 ‘마이크로 돌기의 자성 액츄에이션 프로그래밍（Programmable Magneto-actuation of Micropillar Arrays)’ 논문에서 자성 입자의 배향을 조절해 3차원의 액츄에이션을 다양하게 조절하는 연구를 내놨다. 자기장을 이용해 접촉 없이 상온에서 실시간 구동이 가능한 마이크로 구조체를 가역적으로 변형시키는 내용을 담고 있다. 이는 테라헤르츠(THz) 영역 전자기파의 위상을 변환시키는 장치 등으로 활용하기 위해 미국 공군연구소 지원을 받아 수행하고 있는 연구다. 고분자학회 학술대회와 화학공학회 학술대회에서 연달아 수상을 했다.
이어 박정은 학생이 발표한 논문 ‘마이크로 돌기의 형태인자 조절로 향상된 자성 액츄에이션과 액체 흐름 거동 구현(Enhanced Magneto-actuation of Micropillar Arrays and Programmed Liquid Spreading by Tailored Geometry Factors)’은 돌기의 형태인자를 조절해 같은 자성 조건에서도 마이크로 구조체의 3차원 변형이 크게 일어날 수 있는 구조 설계에 관한 연구다. 돌기의 변형을 프로그래밍해 도포된 액체의 흐름까지 조절할 수 있어 미세유체공학 (microfluidics) 장치 등에 활용할 수 있다. 유기용매가 필요하거나 온도, 습도 등에 민감한 다른 소프트 액츄에이터들과 달리, 상온의 건조한 조건에서 정밀한 반복구동 조절이 가능하다는 점에서 활용 가능성이 높다.
‘빛 흡수 조절로 고분자의 곡률 구현(Curvature Engineering of Glassy Polymers Using Programmed Light Absorption)’ 논문을 발표한 이재경 학생은 고분자 필름이 2축으로 연신돼 있는 2차원 필름에 부분적으로 빛 흡수를 할 수 있는 패턴을 프로그래밍하고 패턴 부분만 국부적으로 수축시켜 3차원 곡률 구조를 형성하는 연구를 진행했다. 이 방법으로 자라 등이나 조개 형태를 만들어 복잡한 형태를 한 3차원 구조를 만들 수 있는 가능성을 확인했다.
첨단소재 연구실 이종혁(25), 이재경, 원수경(26) 학생은 경북대 김학린 교수와 공동으로 연구하고 있는 ‘국소적인 열 자극에 의한 고분자 형태 변화의 계산적 분석(Computational analysis on programmable shape-morphing of bi-axially pre-strained glassy polymer actuated by local heating effect)’ 공동저자로 참여, 김학린 교수 연구팀이 고분자공학회 우수논문 발표상을 받는 데 기여했다.
위정재 인하대 고분자공학과 교수는 “원거리에서 접촉 없이 자기장이나 빛 등의 자극을 이용해 고분자의 3차원 형태 변화를 유도하고 소프트 로봇이나 가변형 디바이스로의 응용을 구현하기 위해 연구하고 있다”며 “4차 산업혁명 시대에서 기존에는 불가능했던 새로운 기술 및 응용을 이뤄낼 수 있는 미래 첨단 고분자 소재 플랫폼을 연구하고 다양한 응용분야에 접목하고자 한다”고 말했다.
인천=정창교 기자 jcgyo@kmib.co.kr
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