임무 마치면 흙으로… ‘완전 생분해’ 고성능 소프트 로봇 플랫폼 가동

100만회 구동에도 성능 유지하는 초고내구성과 다중 감각 센싱 기능 확보
산업용 퇴비서 수개월 내 분해 및 식물 생장 무독성 검증 세계 최초 성공

사용을 마친 로봇이 쓰레기가 되는 대신 토양 일부로 환원되는 기술이 현실화됐다. 26일 공개된 고성능 소프트 로봇 전자 시스템은 기존 실리콘 고무나 금속 소재 대신 생분해 엘라스토머와 무기 전자소자를 결합해 환경 오염 우려를 원천 차단했다. 연구진은 전자기기 확산으로 인한 폐기물 적체 현상을 해결할 대안으로 ‘지능형 기계의 퇴비화’라는 새로운 방향을 제시했다.

100만회 구동 견디는 고내구성 생분해 프레임
프레임 설계에는 물이 없는 고내구성 생분해 엘라스토머(PGS)가 사용됐다. 신규 소재는 낮은 히스테리시스와 우수한 복원력을 바탕으로 소프트 액츄에이터의 정밀한 움직임을 지원한다. 제작된 굽힘 액추에이터는 100만회 반복 구동 후에도 출력 힘과 각도 변화가 거의 없는 안정성을 보였다.

6개월 이상의 장기 보관 이후에도 초기 성능이 유지되는 결과는 생분해 로봇의 취약점으로 지적되던 내구성 문제를 극복했음을 보여준다. 사용 중에는 견고한 기계적 물성을 유지하다가 폐기 시에만 분해되도록 설계된 점이 핵심 기술력으로 꼽힌다.

다중 감각 센서와 약물 방출 기능의 고집적화
전자 시스템은 Mg·Mo·Si로 구성된 생분해 무기 전자소자를 활용해 고도화됐다. 로봇 손가락 하나에 곡률과 변형 및 촉각 센서를 비롯해 온도·습도·pH 센싱 기능을 집적했다. 히터와 전기 자극기 및 약물 방출 소자까지 탑재해 환경 감지와 능동적 대응이 동시에 가능하다.

모든 전자 구성 요소는 전기적으로 제어되며 임무 수행 후에는 물리적인 회수 과정 없이 자연 분해된다. 이는 의료용 일회성 로봇이나 환경 모니터링 장비 등 사람이 직접 수거하기 어려운 현장서 활용 가치가 클 것으로 보인다.

식물 생장 지장 없는 무독성 퇴비화 입증
연구진은 개발된 시스템의 실제 분해 경로와 생태계 안전성을 정밀 검증했다. 산업용 퇴비 조건서 수개월 내 구조체와 전자소자가 모두 사라졌으며 분해 부산물이 남은 토양서 식물이 정상적으로 성장함을 확인했다. 실험 결과는 기술의 환경 독성이 없음을 과학적으로 뒷받침한다.

고성능 무기 반도체를 포함하면서도 완전 분해가 가능하다는 사실은 향후 생분해 논리회로와 지능형 로봇 플랫폼으로의 확장 가능성을 열어줬다. 지속가능한 로봇공학의 기틀을 마련한 성과로 평가받는 이유다.

친환경 로봇 산업 전환의 기폭제 기대
차세대 소프트 로봇은 농업 자동화 및 재난 대응과 원격 탐사 분야서 폭넓게 쓰일 전망이다. 임무를 마친 기계가 토양의 일부가 되는 패러다임은 전자폐기물 문제의 근본적인 해결책이 될 수 있다.

연구팀은 이번 성과가 고성능과 완전 생분해 및 생태계 무독성을 동시에 달성한 플랫폼이라는 점을 분명히 했다. 기술 성숙도가 높아짐에 따라 친환경 로봇과 전자 산업 전반의 기술 전환이 가속화될 것으로 관측된다.