탄소나노튜브로 만들어진 인공근육

 

공기만큼 가볍지만 강철보다 강하고 고무보다 더 잘 휘어지는 성격을 모두 갖춘 탄

소 나노튜브로 만들어진 새로운 물질은 전압이 가해질 경우에 인조인간의 이두박근

처럼 씰룩거린다. 이 인공근육은 매우 가볍고 스펀지같은 물질로 대부분 공기로 만

들어진 에어로젤로 긴 리본처럼 생겼다. 만일 이 리본의 양끝에 전압을 흐르게 한다

면 실처럼 이어진 나노튜브는 전하를 띠게 된다. 이러한 과정을 통해서 상호간에 반

발력을 갖도록 하고 이 리본은 원래 넓이보다 세 배 정도 넓이로 팽창하게 된다. 이

번 연구를 이끈 텍사스의 달라스 대학 (University of Dallas)의 레이 버맨 (Ray 

Baughman)은 “이 근육은 엄청나게 빠르다"고 말했다. 

 

이 인공근육은 인간의 근육보다 약 4천배 가량 빠르게 팽창할 수 있다고 버맨은 말했

으며 1초당 1,000 번 정도 근육의 팽창을 할 수 있으며 전혀 황폐화되지 않는다는 사

실을 발견했다고 말했다. 리본의 넓이에 해당하는 부분에 대해 전압을 흐르게 하여 

이와 같은 성과를 얻은 반면 리본의 길이를 따라 전압을 흐르게 하면 전혀 다른 효과

를 나타낸다. 이것은 나노튜브의 구조가 수축하게 하여 이 물질을 좀더 밀도가 높고 

경직되도록 만들 수 있다. 이것은 근육이 리본의 길이를 따라 강력한 힘을 갖게 한

다. 이 나노튜브 에어로젤은 그 무게는 동일하지만 강철보다 강력하다. 이번 연구는 

학술지인 <사이언스>지에 발표되었다. 

 

캐나다의 뱅쿠버에 위치한 브리티시 컬럼비아 대학 (University of British 

Colombia)의 물질과학자인 존 매이든 (John Madden)은 “굉장히 흥미로운 것은 

이 리본은 놀랍게도 그 방향성에 따라 경직성에서 엄청난 차이가 난다는 점이다. 이 

리본은 아마도 다른 방향보다 100만 배 정도 더 경직성이 강할 것이다. 예를 들어 한 

방향으로는 다이아몬드와 같고 다른 방향으로는 고무같다고 생각하면 될 것이다”고 

말했다. 

 

버맨은 이 인공근육의 다른 측면에 대해 흥분하고 있다: 이 근육은 극한의 온도에도 

견딜 수 있다는 점이다. 이 근육은 영하 193도와 영상 1627도까지 견딜 수 있다. 그리

고 버맨은 온도에 있어서 제한이 없을 것으로 보고 있다. 이러한 정도의 온도에서 견

딜 수 있다는 것은 실험적인 조건에서만 제한될 수 있기 때문이다. 이것은 이 근육

이 매우 차가운 우주공간이나 연소실과 같은 거친 조건에서도 쉽게 사용될 수 있다

는 것을 의미한다고 매이든은 말했다. 그는 “이러한 영역의 온도에서 나노튜브 장치

가 작동할 수 있는 인공근육을 본 적이 없다”고 말했다. 

 

이 근육은 배양기에 놓은 상태에서 끌어당겨진 상태에서 냉동을 할 수도 있다. 이것

은 나노단위의 흡수공으로 이루어진 태양전지 위에 투명한 전극으로 사용하여 발전

되는 전력을 가두어놓거나 전송할 수 있는 물질을 만들 수 있다는 것을 의미한다고 

버맨은 말했다. 그리고 미세한 양의 이 인공근육은 길게 펴서 사용할 수도 있다. 그

는 “이 인공근육물질 1온스는 거의 1에이커에 해당하는 공간에서 사용할 수 있다”고 

말했다. 

 

그림설명: 나노튜브 에어로젤은 1초에 1,000번 정도 팽창과 수축이 가능하다 

비디오 링크: 이 나노튜브로 만들어진 인공근육의 작동에 대한 비디오는 <네이처> 

웹페이지인http://www.nature.com/nature/newsvideo/CNT_expansion.mov 과

http://www.nature.com/nature/newsvideo/Actuation_animation.mov 에서 볼 

수 있다. 

 

출처: <네이처>지 2009년 3월 20일 

참고자료: <사이언스>지에 발표된 Aliev, A. E. et al. Science 323, 1575?1578 

(2009)논문

 

 

http://www.nature.com/

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-03-23