소재가 힘의 방향 읽는 소프트 로봇 개발

광주과학기술원(GIST) 하민정 교수 연구팀이 별도 센서와 복잡한 연산 장치 없이 접촉과 굽힘을 동시에 판별하는 ‘촉각 체화형 소프트 로봇’을 개발했다. 로봇 몸체를 이루는 소재가 외부 힘의 방향을 실시간으로 감지하고, 감지 결과를 다시 동작 제어에 반영하는 폐루프 피드백 기능까지 수행하는 구조다.

연구팀은 압력을 받으면 전기 신호를 만드는 티탄산바륨 나노와이어의 압전 특성을 활용했다. 머리카락보다 훨씬 가는 나노와이어를 자기장으로 일정한 방향에 맞춘 뒤, 방향이 서로 다른 나노와이어들을 직각으로 배치해 특정 방향에서 들어오는 힘에 선택적으로 반응하도록 설계했다. 이 방식으로 평면을 넘어 3차원에서 작용하는 힘의 방향도 구분했다.

개발된 로봇은 몸체가 스스로 접힐 때 생기는 굽힘 신호와 외부 물체에 닿아 발생하는 접촉 신호를 명확히 가려냈다. 이어 감지한 신호를 토대로 움직임을 조절해 유해 화학물질을 자율적으로 격리하는 임무도 수행했다. 여러 센서에서 수집한 정보를 대규모로 처리하던 기존 방식과 달리, 감각과 구동 기능을 소재에 함께 구현한 점이 핵심이다.

연구 성과는 2026년 7월 18일 재료과학 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’ 온라인판에 게재됐으며, 같은 해 8월 5일 공개됐다. 연구팀이 제시한 적용 분야는 물체를 잡거나 만지는 로봇 손을 비롯해 스마트 의수·의족, 원격 햅틱 인터페이스, 차세대 웨어러블 로봇 등이다. 시각 정보를 얻기 어려운 밀폐·비정형 공간의 탐사 로봇에도 활용 가능성이 제시됐다.