- 생체 근육과 힘줄의 복합 구조 재현, 별도 센서 없이 스스로 감각하고 구동
- ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 표지 논문 선정

서울대학교 기계공학부 박용래 교수 연구팀이 생물의 근육-힘줄 복합체에서 영감을 얻어, 감각과 운동 기능을 동시에 수행할 수 있는 ‘지능형 인공근육’을 세계 최초로 개발했다. 이번 연구는 다양한 미래 휴머노이드 로봇에 적용될 수 있는 혁신적 성과로 인정받아, 세계적 권위의 학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 표지 논문으로 선정되었다.

■ 생체 근육을 닮은 ‘물리적 지능’의 구현
기존의 인공근육이나 로봇 구동기는 구동과 감지 기능이 분리되어 있어 구조가 복잡하고 제어가 어렵다는 한계가 있었으나, 박용래 교수팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 액정탄성체(LCE) 기반 인공근육을 세계 최초로 개발하여 생체근육처럼 감각과 움직임을 동시에 구현하는 데 성공했다. 





이 인공근육은 서로 다른 성질의 등방성(isotropic) LCE와 네마틱(nematic) LCE를 직렬로 결합한 단일 구조로 구성되어 있다. 두 LCE는 각각 힘줄과 근육의 역할을 수행하며, 여기에 삽입된 두 액체금속 채널 중 하나는 열을 가해 수축을 유도하는 구동기(모터) 역할을, 다른 하나는 힘과 변형을 정밀하게 감지하는 센서 역할을 수행함으로서 별도의 외부 센서 없이도 구조 내부에서 근육의 수축 상태를 감각하고, 동시에 움직임이 구현되도록 설계되었다.

■ 섬세한 조작부터 물체 특성 인식까지
연구팀은 개발된 인공근육을 적용한 로봇 손가락과 그리퍼 시스템이 사람처럼 물체를 섬세하게 잡고, 물체의 강도와 크기를 스스로 구분하도록 만드는 데 성공했다. 특히 두 개의 인공근육이 서로 반대방향으로 작동하는 ‘길항쌍(antagonistic pair)’으로 구성된 덕분에 근육의 수축과 이완을 정밀하게 조절하면서 빠르고 정밀한 구동을 구현하는 성과를 거두었다.

■ 휴머노이드 및 재활 로봇의 새로운 미래
박용래 교수는 “이번 성과는 생물학적 근육의 고유 구조를 공학적으로 재현한 것으로, 로봇이 외부 환경과 더 유연하고 민감하게 상호작용할 수 있는 기반을 마련했다”며, “향후 휴머노이드, 의료 및 재활 로봇, 소프트 로봇 등 다양한 분야에서 핵심 기술로 활용될 것”이라고 전망했다.
또한 연구팀은 냉각 속도를 높이기 위한 구조 최적화 및 능동 냉각기술 개발에 관한 후속 연구도 추진 중이어서, 휴머노이드 및 재활로봇의 미래를 선도할 새로운 연구성과가 나올 것으로 기대된다.

[참고자료] 

- 관련 기사: 연합뉴스  사람 근육처럼 섬세…'고유수용기' 기능 갖춘 인공근육 개발
                      공대뉴스광장 서울공대 기계공학부 박용래 교수팀, 감각과 움직임 함께 구현한 '지능형 인공근육' 세계 최초 개발

-  논문/저널명 : J. Cho, M. Lee, T. Park, Y. Yang, S. Cai, and Y.-L. Park, “"Bio-Inspired Artificial Muscle-Tendon Complex of Liquid Crystal Elastomer for Bidirectional Afferent-Efferent Signaling,” Advanced Materials, vol. 38, no. 2, e03094, 2026.

- DOI  https://doi.org/10.1002/adma.202503094