국내 대학 연구팀이 빛을 받으면 스스로 형태를 바꾸는 형상기억합금(SMA) 메타모핑 구조를 개발했다.

KAIST는 기계공학과 오일권 교수 연구팀이 하나의 자외선(UV) 레이저 공정만으로 평평한 니켈-티타늄 형상기억합금 시트를 빛을 받으면 입체 구조로 변하는 형태로 제작하는 기술을 구현했다고 24일 밝혔다. 별도의 광흡수 코팅 없이도 빛을 효과적으로 흡수해 형태를 변화시킬 수 있다는 것이다.

형상기억합금은 일정 온도 이상에서 원래 형태로 돌아가는 금속으로 웨어러블 기기와 소프트 로봇의 핵심 소재로 활용된다. 그러나 기존 기술은 빛 흡수율이 낮아 그래핀 산화물이나 질화티타늄 등의 코팅이 필요했다. 특히 반복 사용 시 코팅이 벗겨지거나 제작 공정이 복잡한 한계가 있었다.

연구팀은 UV 레이저 미세가공 기술을 적용해 금속을 원하는 형태로 가공하는 동시에 표면의 광흡수 성능을 높이는 데 성공했다. 또 레이저 가공 조건을 달리해 금속 내부에 변형 순서까지 설계함으로써 별도의 전기 신호나 제어장치 없이도 미리 정한 순서대로 형태가 변하도록 구현했다.

연구팀은 이 기술을 근적외선(NIR) LED와 결합해 화면 일부가 실제로 솟아오르는 형상 디스플레이와 촉각(햅틱) 인터페이스도 시연했다. 문자 ‘K→A→I→S→T’를 순차적으로 표시하고 손끝에 방향 정보를 전달하는 촉각 신호 구현에도 성공했다.

오일권 교수는 “단일 금속 소재 안에 기계적 변형과 광학적 특성을 동시에 구현한 새로운 제조 플랫폼”이라며 “적응형 표면과 촉각 인터페이스, 차세대 웨어러블 기기, 광열 기반 소프트 로봇 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 기계공학과 김현수 석사과정이 제1저자, 오일권 교수가 교신저자로 참여했다. 논문은 국제학술지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 게재됐으며 ‘이면 표지 논문(Inside Back Cover)’으로도 선정됐다.