임무 완수 후 스스로 사라지는 로봇 소재 개발…서울대 강승균 교수팀, 자기장으로 작동·분해 제어 성공

노형석 기자

작성일 2026-06-05 08:02

서울대학교 공과대학 재료공학부 강승균 교수 연구팀이 자기장 모드 전환을 통해 로봇의 구동과 소멸을 선택적으로 제어할 수 있는 자성 소프트 로봇 소재를 개발했다고 밝혔다. 이 연구는 자성 나노입자가 포함된 실리콘 엘라스토머 복합체를 활용하여, 자기장이라는 단일 자극만으로 소프트 로봇의 움직임과 원하는 시점에서의 분해 기능을 구현했다.

연구팀에 따르면, 해당 소재는 직류(DC) 자기장 하에서는 형태 변형과 구동을, 기가헤르츠(GHz) 대역의 교류(AC) 자기장 하에서는 ‘강자성 공명 기반 자기열 효과’를 통해 1초 이내에 200℃ 이상으로 국소 온도를 높여 빠른 분해를 유도할 수 있다. 이는 사람이 접근하기 어렵거나 장치 회수가 어려운 환경에서 사용되는 로봇 및 전자소자의 잔여물, 오염, 장비 손상, 정보 유출 등의 문제를 해결할 수 있는 가능성을 제시한다.

기존의 자극 반응형 소재는 구동과 분해를 위해 서로 다른 자극이나 장치를 필요로 하여 시스템이 복잡하고 소형화 및 실제 환경 적용에 한계가 있었다. 또한 자외선(UV)이나 열 자극은 불투명하거나 두꺼운 구조체의 내부까지 도달하기 어렵고 반응 속도가 느린 단점이 있었다.

이번 연구는 이러한 한계를 극복하고, 하나의 자극 체계 안에서 구동과 분해를 선택적으로 원격 제어하며, 회수가 어려운 환경에서도 장치를 빠르게 작동시킬 수 있는 차세대 스마트 소재 기술의 개발이라는 점에서 주목받고 있다. 특히, 자성 나노입자의 자기공명을 이용한 열 발생은 지구 자기장 세기의 수 배에서 수십 배 수준의 낮은 AC 자기장에서도 가능하며, 조건에 따라 초기에 온도가 1초당 약 1000℃씩 상승할 정도로 열 응답이 빠르다.

연구팀은 실제 분해 실험을 통해 GHz 대역의 AC 자기장 조건에서 소재를 1초 이내에 200°C 이상으로 빠르게 가열하여 실리콘 엘라스토머가 신속히 분해될 수 있음을 확인했다. 또한, 분해 기능을 포함하면서도 460% 이상의 높은 연신율을 유지하여 기계적 유연성과 내구성을 확보함으로써 실제 소프트 로봇 및 유연 액추에이터의 소재로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구 성과는 재료과학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Advanced Functional Materials’에 게재되었다. 연구팀은 이 기술이 차세대 소프트 로봇, 보안형 전자소자, 스마트 소재 산업의 핵심 기술로 자리매김할 것으로 전망하고 있다.