구부리고~ 늘리고~ 세상에 이런 배터리가 다 있습니다
요즘엔 핸드폰도 접었다 폈다 구부리기까지 하고, TV도 돌돌 말아버리는 세상인데요, 최근에는 뱀처럼 부드럽게 휘어지면서 늘어나는 배터리까지 나왔다고 합니다.
한국기계연구원 나노역학장비연구실 장봉균/현승민 박사 연구팀이 개발한 유연 신축 배터리를 뱀과 같이 유연한 관절을 갖는 소프트 로봇에 적용시켜, 유연한 움직임을 관찰하고 있다. 기어한국기계연구원에서 개발한 이 배터리는 뱀의 비늘 구조에서 착안해 안전성과 유연성을 동시에 갖춘 것이 특징입니다. 소설 '어린 왕자'에 등장하는 코끼리를 삼킨 보아뱀 이야기처럼, 뱀의 비늘은 하나하나씩 볼 때는 단단하면서도 주름으로 접히면 외부 충격을 방어할 수 있을 뿐 아니라 유연하게 움직이며 높은 신축성을 구현하는 구조적 특성을 갖고 있습니다.
이러한 특성을 활용해 뱀의 비늘 구조를 무사한 기계적인 구조체를 배터리로 만들어, 원하는 방향으로 쉽게 늘어나면서도 높은 안정성과 성능을 확보할 수 있게 되었습니다.
이 배터리는 몸이 불편한 노약자를 보조할 수 있는 재활 의료기기의 에너지 저장소자로 활용하거나, 장애물이 있는 좁은 공간도 자유롭게 이동할 수 있는 신축 및 변형 가능한 특성을 살려 재난이 발생한 공간에서 구조에 도움이 되는 재난 로봇의 전력 공급 장치로도 활용할 수 있을 것으로 기대됩니다.
또한 소프트로봇부터 웨어러블 기기까지 다양한 형태의 기기에 적용해 에너지 저장소 역할을 할 수도 있겠죠. 일반적인 웨어러블 로봇의 경우 제품 본체와 배터리가 단단하게 결합된 형태인데 뱀의 구조를 닮은 이 배터리를 활용하면 비늘 구조로 연결해 유연하게 움직일 수 있게 됩니다. 즉 인체의 형태에 밀착시킬 수 있을 뿐만 아니라 그 움직임에 맞춰 자유롭게 변형할 수도 있습니다.
웨어러블 기기의 특성상 인체에 위험성을 가하면 안되기 때문에 안전성을 구현하기 위해 배터리 내부 전지 소재의 변형을 최소화하는 구조를 적용하고 작은 크기의 배터리에 높은 충전 용량을 구현하기 위해 개별 배터리의 형상도 최적화했다고 합니다.
배터리를 이루는 소재는 리튬 폴리머를 활용해 비늘 한 조각과 같은 육각형의 작은 배터리 셀을 제작했고, 이를 폴리머와 구리로 만든 연결부로 경첩처럼 접었다 폈다 하도록 연결했는데요. 여기에 종이접기에서 착안한 제조 공정으로 유연 전극을 자르고 접을 수 있기 때문에 경제적으로 대량 생산할 수 있다는 것도 큰 장점입니다.
좀 더 상용화가 빨리 된다면 최근 유행하고 있는 웨어러블 기기들이 또 새로운 형태로 또 한번 우리를 크게 놀라게 하지 않을까 생각됩니다.
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