코팅 없이 UV 레이저 한 번으로 입체 구조 구현
웨어러블·소프트 로봇·촉각 디스플레이 활용 기대

빛만 비추면 금속이 스스로 버튼처럼 솟아오르는 차세대 형상기억 기술이 개발됐습니다. 별도의 전선이나 구동장치, 광흡수 코팅 없이도 빛만으로 금속의 형태를 자유롭게 바꿀 수 있어 웨어러블 기기와 소프트 로봇, 촉각 인터페이스 분야의 활용 가능성을 높였습니다.

KAIST 기계공학과 오일권 교수 연구팀은 자외선(UV) 레이저를 한 번 조사하는 공정만으로 평평한 니켈-티타늄 형상기억합금 시트를 빛을 받으면 입체 구조로 변하는 메타모핑(Meta-morphing, 외부 자극에 따라 미리 설계한 형태로 변형되는) 구조로 만드는 기술을 개발했습니다.

연구팀은 종이를 오려 입체 구조를 만드는 키리가미 원리를 금속에 적용해 평평한 금속판에 절개와 접힘 구조를 설계하고, 원하는 입체 모양으로 변형되는 구조를 구현했습니다.

기존 형상기억합금은 빛을 충분히 흡수하지 못해 그래핀 산화물이나 질화티타늄 같은 광흡수 코팅이 필요했습니다. 하지만 반복 사용 시 코팅이 벗겨질 수 있고 제작 공정이 복잡해지는 한계가 있었습니다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 UV 레이저 미세가공 기술을 활용해 금속을 원하는 형태로 가공하는 동시에 표면의 광흡수 성능까지 높여 별도의 광흡수 코팅 공정을 없앴습니다.

또 같은 빛을 받아도 부위별로 서로 다른 시점에 변형되도록 설계해 전기 신호나 별도의 제어장치 없이도 금속이 미리 설정된 순서에 따라 형태를 바꾸는 기술을 개발했습니다.

연구팀은 이 기술을 근적외선 LED와 결합해 화면 일부가 실제로 솟아오르는 형상 디스플레이와 촉각 인터페이스도 시연했습니다.

실험에서는 'K→A→I→S→T' 문자가 순차적으로 나타나도록 구현했으며, 손끝으로 방향을 안내하는 촉각 신호도 구현하는 데 성공했습니다.

연구팀은 이번 기술이 적응형 표면과 인터랙티브 촉각 인터페이스, 차세대 웨어러블 기기, 광열 기반 소프트 로봇 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대하고 있습니다.

KAIST 김현수 석사과정이 제1저자로 참여 이번 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 실렸으며, 연구의 우수성을 인정받아 해당 학술지의 이면 표지 논문으로 선정됐습니다.