UNIST 연구팀, 기존 재료 한계 뛰어넘는 기계적 메타 물질 개발
Advanced Materials 표지논문 선정
기존의 재료의 한계를 뛰어넘어 실시간으로 모양과 성질을 바꿀 수 있는 물질이 개발돼 다양한 기계의 핵심 부품으로 활용될 전망이다. 향후 인공지능(AI)과 결합해 다양한 물성을 만들어낼 수 있는 로봇에 사용될 것으로 기대된다.
UNIST(총장 이용훈) 신소재공학과 김지윤 교수팀은 실시간으로 물질의 모양과 특성을 조절할 수 있는 메타 물질(Metamaterial)을 세계 최초로 개발했다.

메타 물질은 자연에 있는 일반적인 물질과는 달리 특별한 물리적 특성을 가지도록 설계된 인공물질이다. 연구팀이 개발한 메타 물질은 실시간으로 모양과 물질의 성질을 조절할 수 있는 것이 특징이다. 연구팀은 메타 물질의 기본 단위 구조가 되는 메타 픽셀에 물질의 대표적인 상태인 액체 또는 고체로 변하게 만드는 ‘녹는 점이 낮은’ 합금을 융합했다. 이렇게 융합된 합금의 상태가 변화하는 것을 조그마한 픽셀 단위로 조절하면서 메타 물질의 다양한 성질을 구현할 수 있었다.
이렇게 개발된 메타 물질을 충격 에너지 흡수 물질로써 시연한 결과 예측하지 못한 상황에서 발생하는 충격에 따라 알맞게 성질을 변형하는 것이 확인됐다.
제1 저자 최준규 석·박통합과정 연구원은 “개발된 메타 물질은 추가적인 하드웨어 없이 원하는 특성을 몇 분 안에 구현하는 게 가능하다”며 “앞으로 적응형 로봇 개발 등 첨단 적응형 소재 구현에 새로운 가능성을 제시할 것”이라고 설명했다.
김지윤 신소재공학과 교수는 “디지털 정보를 물리적 정보로 실시간 변환할 수 있는 이 메타 물질은 기존의 다양한 디지털 기술과 기기뿐만 아니라 딥러닝과 같은 인공지능 기술과도 원활한 호환이 가능하다”며 “스스로 학습하고 주변 환경에 적응할 수 있는 혁신적인 신소재의 첫걸음이 될 것”이라고 전했다. 김 교수는 "후속 연구에서 인공지능 학습을 강화해 인공지능이 스스로 필요한 물성을 만들 수 있도록 하겠다"고 밝혔다.
이번 연구는 세계적 권위의 국제 학술지인 어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials) 에 1월25일 정식 출판됐으며 표지논문(Back Cover)으로 선정됐다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF), 한국재료연구원(KIMS)의 지원을 받아서 이뤄졌다.
(논문명: Digital Mechanical Metamaterial: Encoding Mechanical Information with Graphical Stiffness Pattern for Adaptive Soft Machines)
백종민 기자 cinqange@asiae.co.kr
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