3D프린팅으로 ‘로봇손’ 만든다…깨지기 쉬운 달걀부터 1㎏ 물병까지 ‘척척’

KAIST, AI 활용해 3D 프린팅 제작 가능 신축성 소재 개발 AI가 최적의 소재 조합 제시...액추에이터 구현해 활용 가능성 확인 소프트로봇, 웨어러블 기기, 의료기기 등 3D프린팅 제작 가능 인공지능(AI)을 활용해 사람 손가락처럼 부드럽게 휘어지는 로봇손과 같은 신축성 소재를 찾아 3D 프린팅으로 제작할 수 있는 기술이 개발됐다. 앞으로 소프트 로봇과 웨어러블 기기, 맞춤형 의료기기 등 다양한 분야에서 필요로 하는 3D 프린팅 소재를 빠르게 개발하는 데 활용될 전망이다. KAIST는 이승철 기계공학과 교수 연구팀이 나종범 한국과학기술연구원(KIST) 박사 연구팀, 박범수 서울과학기술대 교수 연구팀과 공동으로 인공지능(AI)을 활용해 3D 프린팅이 가능하면서 원래 길이의 6배 이상 늘어나는 소재를 개발했다고 1일 밝혔다. 액체 소재에 빛을 비춰 원하는 모양을 만드는 3D 프린팅 기술인 DLP 3D 프린팅은 복잡하고 정밀한 구조물을 빠르게 제작할 수 있다. 하지만 높은 신축성을 갖는 소재는 점도가 높아 출력하기 어렵다. 반대로 출력성을 높이기 위해 점도를 낮추면 기계적 성능이 저하되는 한계가 있다. 연구팀은 AI를 활용해 잘 출력되는 소재뿐 아니라 점도가 높아 출력하기 어려운 소재까지 학습 데이터에 포함해 두 조건을 동시에 만족하는 최적의 소재 배합을 찾았다. AI가 찾아낸 소재는 실제 DLP 3D 프린터에서 안정적으로 출력됐으며, 잡아당겨도 쉽게 끊어지지 않고 원래 길이의 6배 이상 늘어나는 높은 신축성을 보였다. 연구팀은 활용 가능성을 확인하기 위해 AI가 찾아낸 소재를 활용해 소프트 액추에이터를 3D 프린팅했다. 소프트 액추에이터는 공기압 등을 이용해 사람 근육처럼 부드러운 움직임을 만들어내는 장치다. 공기를 넣자 풍선처럼 부풀면서 사람의 손가락처럼 자연스럽게 휘어짐을 확인했다. 연구팀은 여러 개의 액추에이터를 결합해 소프트 로봇손을 만들어 1㎏짜리 물병을 들어 올렸고, 깨지기 쉬운 달걀과 유리병, 달걀판, 컴퓨터 마우스 등 크기와 모양, 단단한 정도가 서로 다른 물체를 안정적으로 잡는 데 성공했다. 이승철 교수는 “앞으로 AI가 실험 데이터를 바탕으로 유망한 소재 조합을 먼저 찾은 뒤 연구자가 이를 실험으로 검증하는 방식으로 소재 개발 시간과 비용을 획기적으로 줄일 수 있을 것”이라고 말했다. 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 지난 6월 4일에 실렸다.