입체물을 출력하는 프린터로 다양한 분야에서 활용되고 있는 3D 프린터는 로봇제작에서도 크게 기여하고 있다. 최근에는 새로운 3D 프린팅 기법을 개발한 연구팀이, 기존보다 유연성과 내구성을 향상시킨 로봇핸드를 출력했다. 복잡하지만 사람과 꼭 닮은 로봇을 개발하기 위한 중요한 기술이 될 것으로 주목을 받고 있다.

◆ 재료를 변경해 문제점을 극복하고 새로운 프린팅 기법을 확립

해당 로봇핸드를 제작한 것은 스위스 취리히 연방공과대학교(ETH Zurich)의 연구원과, MIT 출신의 과학자와 엔지니어가 세운 기업 Inkbit 3D다. 연구팀은 다수의 재료로 복잡한 구조를 만들어내는 새로운 3D 프린팅 기법을 개발했다.

사물의 인터넷에 관한 뉴스나 분석을 제공하는 IoT World Today에 따르면, 지금까지의 3D 프린팅의 경우 속경화 폴리아크릴산에스테르라는 폴리머를 사용해서 층별로 조형물을 제작했다. UV 램프로 바로 경화시켜서 그 후에 요철을 연마하는 장치로 매끄럽게 만들었다.

그러나 신규 개발한 프린팅 기법은 경화가 느린 폴리머를 사용하고 있기 때문에 요철을 연마하는 장치가 제대로 작동하지 않는다. 때문에 레이저 스캐너로 요철을 식별한다. 다음으로 층을 조정하고 재료의 요철을 보정하도록 했다고 한다.

◆ 기존보다 단단하고 유연. 다른 재료도 함께 프린트 가능

대표 연구자인 Thomas Buchner는 속경화 폴리아크릴산에스테르를 사용했다면 이번과 같은 로봇핸드는 제작하지 못했을 것이라고 설명했다. Euronews에 따르면 속경화성 폴리머에 비해 지경화성 폴리머에는 3D 프린트에 몇 가지 이점이 있다. 우선 인쇄된 물체의 휨이나 수축으로 이어지는 내부응력을 최소화할 수 있다.

나아가 경화가 늦을수록 각 층이 이전층과 확실하게 결합되는 시간이 늘어나기 때문에 내구성이 향상된다. 탄력성이 뛰어나고 구부린 후에 원래 상태로 돌아가는 것도 빠르기 때문에 로봇핸드에는 이상적인 소재라는 것이다.

연구팀이 개발한 프린팅 기법은 연질소재, 탄성소재, 경질소재를 조합할 수 있으며 이들 재료를 모두 함께 프린팅하고 하나의 구조물을 만드는 것이 가능하다. 뼈, 인대, 힘줄이 모두 다른 폴리머로 이루어진 로봇핸드를 한번에 인쇄하고 그 기술을 실증했다.

◆ 부드러운 로봇에 기대, 앞으로 주류가 될 것인가.

연구팀은 이번에 사용된 프린팅 기법으로 제작된 섬세한 부품이, 복잡하고 인간과 꼭 닮은 로봇을 개발하는데 있어 중요한 역할을 수행하지 않을까 기대를 걸고 있다고 한다.

ETH Zurich의 Robert Katzschmann는 이번에 개발된 로봇핸드와 같은 부드러운 소재로 만들어진 로봇은 금속으로 만들어진 로봇보다 뛰어나다고 설명했다. 부드럽기 때문에 사람과 함께 작업할 때 부상을 입을 리스크가 적고, 파손되기 쉬운 상품을 취급하는데도 적합하다고 설명했다.