KAIST, 원래 길이 6배 이상 늘어나는 3D프린팅 소재 개발

AI로 출력성·신축성 갖춘 배합 찾아

로봇 손 제작…1㎏ 물병·달걀 잡아

카이스트(KAIST)는 이승철 기계공학과 교수 연구팀이 한국과학기술연구원(KIST) 나종범 박사팀, 서울과학기술대학교 박범수 교수와 공동으로 인공지능(AI)을 활용한 고신축성 소재를 개발했다고 1일 밝혔다. ⓒ카이스트

원래 길이의 6배 이상 늘어나면서 복잡한 모양도 만들 수 있는 3D프린팅 소재가 개발됐다.

카이스트(KAIST)는 이승철 기계공학과 교수 연구팀이 한국과학기술연구원(KIST) 나종범 박사팀, 서울과학기술대학교 박범수 교수와 공동으로 인공지능(AI)을 활용한 고신축성 소재를 개발했다고 1일 밝혔다.

연구팀이 활용한 디지털광처리(DLP)는 액체 소재에 빛을 비춰 원하는 모양으로 굳히는 3D프린팅 기술이다. 소재의 신축성과 강도를 높이면 점도가 올라가 출력하기 어렵고, 잘 흐르도록 만들면 물성이 떨어지는 한계가 있었다.

연구팀은 다양한 배합의 신축성과 강도, 경화 속도, 점도 등을 측정해 학습 데이터를 구축했다. 출력 가능한 소재뿐 아니라 점도가 높아 출력하기 어려운 소재도 포함했다.

AI는 배합과 성능 간 관계를 학습해 출력성과 신축성을 함께 갖춘 조합을 찾아냈다. 개발 소재는 DLP 프린터에서 안정적으로 출력됐으며 원래 길이의 6배 이상 늘어났다.

연구팀은 이 소재로 공기압에 따라 움직이는 소프트 액추에이터를 출력했다. 여러 액추에이터를 결합한 로봇 손은 1㎏짜리 물병을 들어 올리고 달걀과 유리병, 달걀판, 컴퓨터 마우스도 안정적으로 잡았다.

이번 연구는 AI가 유망한 소재 배합을 먼저 찾고 연구자가 실험으로 검증하는 방법을 제시했다. 소프트 로봇과 웨어러블 기기, 맞춤형 의료기기용 소재 개발에 활용될 수 있다.

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 지난 6월 4일 게재됐다.

이 교수는 “연구자의 실험 데이터와 인공지능을 결합해 기존에는 찾기 어려웠던 최적의 소재 조합을 효율적으로 찾아낼 수 있음을 보여줬다는 데 의미가 있다”고 말했다.