뱀의 비늘을 모사한 신축성 뱀 비늘형 배터리 구조. 배터리를 확대해보면 육각형 모양의 배터리와 유연한 전기적 연결부로 이뤄져 있다. 유연 연결부가 접혔다 폈다하면서 신축성을 갖는 구조를 확인할 수 있다. 한국기계연구원 제공

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뱀의 비늘을 모사한 신축성 뱀 비늘형 배터리 구조. 배터리를 확대해보면 육각형 모양의 배터리와 유연한 전기적 연결부로 이뤄져 있다. 유연 연결부가 접혔다 폈다하면서 신축성을 갖는 구조를 확인할 수 있다. 한국기계연구원 제공뱀 비늘처럼 부드럽게 휘고 늘어나는 배터리를 국내 연구진이 개발했다.

한국기계연구원은 나노역학장비연구실 장봉균 선임연구원·현승민 책임연구원 연구진이 뱀의 비늘 구조에 착안해 안전성과 유연성을 갖는 신축성 배터리 구조를 개발했다고 28일 밝혔다.

제품 본체와 배터리가 단단하게 결합한 기존 웨어러블 기기와 달리 여러 개의 작고 단단한 배터리를 마치 비늘 같은 구조로 연결해 유연하게 움직일 수 있는 것이 특징이다. 원하는 방향으로 쉽게 늘어나면서도 높은 안전성과 성능을 확보했다.

배터리 내부 전지 소재의 변형을 최소화하는 구조를 적용하고 작은 크기의 배터리에 높은 충전 용량을 구현하기 위해 개별 배터리의 형상도 최적화했다고 연구진은 설명했다.

소프트 로봇에 적용된 신축성 뱀 비늘형 배터리. 기어가거나 구불구불하게 이동하는 여러 형태의 로봇에 부착해 그 움직임에 맞춰 변형하면서 동시에 무선 로봇 구동을 위한 전력을 제공할 수 있다. 한국기계연구원 제공

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소프트 로봇에 적용된 신축성 뱀 비늘형 배터리. 기어가거나 구불구불하게 이동하는 여러 형태의 로봇에 부착해 그 움직임에 맞춰 변형하면서 동시에 무선 로봇 구동을 위한 전력을 제공할 수 있다. 한국기계연구원 제공연구진은 리튬 폴리머로 비늘 한 조각과 같은 육각형의 작은 배터리 셀을 제작하고 이를 폴리머와 구리로 만든 연결부로 경첩처럼 접었다 폈다 하도록 연결했다. 종이접기에서 착안한 제조 공정으로 유연 전극을 자르고 접는 방식으로 만들 수 있기 때문에 경제적으로 대량 생산할 수 있다는 것도 장점이라고 연구진은 부연했다.

이를 활용하면 부드럽고 유연한 에너지 저장 소자가 필요한 인체 착용형 소프트 로봇이나 몸이 불편한 노약자를 보조할 수 있는 재활 의료기기의 에너지 저장 소자로 활용할 수 있을 전망이다. 장애물이 있는 좁은 공간도 자유롭게 이동할 수 있는 특성을 살려 재난 공간에서 구조에 도움 되는 재난 로봇의 전력 공급 장치로도 활용할 수 있을 것으로 기대를 모은다.

연구진은 향후 소프트 에너지 저장 소자의 저장 용량을 증가시킬 수 있는 기술을 개발하고 인공 근육과 소프트 로봇 구동 기술과의 결합을 통해 활용도가 높은 소프트 로봇을 개발하기로 했다.

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