화공생명공학과 김형준·기계공학과 정석환 교수 연구팀, 차세대 로봇 그리퍼 개발

전압으로 물체를 붙잡고 놓는 전기접착 기술 구현… 나노코리아 2026서 연구 성과 선보여

모교 화공생명공학과 김형준 교수와 기계공학과 정석환 교수 연구팀이 전압을 이용해 물체를 붙잡고 놓을 수 있는 전기접착(Electro-adhesion) 기반 차세대 로봇 그리퍼(로봇 손)를 개발하고, 지난 7월 8일부터 10일까지 킨텍스에서 열린 국내 최대 나노기술 행사 「나노코리아 2026」의 '나노융합 R&D 성과홍보관'에 참가해 연구 성과를 선보였다.

이번 연구의 핵심은 접착제 없이 전기의 힘으로 물체를 붙잡는 기술이다. 전기접착은 두 전극 사이에 놓인 유전체에 전압을 걸 때 발생하는 정전기력(맥스웰 응력)을 이용해 물체를 붙잡는 기술로, 접착제나 복잡한 기계 구조 없이도 물체의 종류와 무관하게 가역적이고 정밀한 부착력을 제공한다. 그러나 기존 전기접착 소자는 충분한 부착력을 얻기 위해 수 kV 이상의 높은 구동 전압이 필요했고, 절연 파괴가 한 번이라도 발생하면 소자뿐 아니라 로봇 본체까지 손상될 수 있어 실용화에 큰 제약이 있었다. 이에 연구팀은 기존 기술의 한계였던 높은 전압 문제를 개선해 보다 낮은 전압에서도 안정적으로 물체를 붙잡을 수 있는 새로운 소재와 로봇 구조를 구현했다.

김형준 교수 연구팀은 기존 기술의 한계를 소재의 특성을 개선하는 방식으로 해결했다. 연구팀은 전기의 힘을 효과적으로 전달하면서도 쉽게 휘어지는 새로운 절연 소재를 개발했다. 이 소재는 물체의 표면에 맞춰 유연하게 변형될 수 있어 접촉 면적을 넓히고, 낮은 전압에서도 안정적으로 높은 유전율과 우수한 탄성을 동시에 구현해 고분자 탄성체 기준 세계 최고 수준의 유전율을 달성했다. 유연한 절연층은 다양한 표면 형상에 밀착 접촉(conformal contact)을 형성해, 낮은 전압에서도 안정적인 물체를 붙잡을 수 있도록 한다.

정석환 교수 연구팀은 이 소재를 실제 로봇에 적용했다. 여러 방향으로 움직일 수 있는 자유도가 높은 로봇 손가락 구조를 설계해 물체를 붙잡는 힘과 움직임을 함께 제어할 수 있는 로봇 그리퍼를 구현했다. 연구팀은 이번 전시에서 개발한 시제품을 직접 선보이며 기술의 실제 적용 가능성을 소개했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 나노·소재기술개발사업 ‘소재글로벌영커넥트’ 과제의 일환으로 수행됐다. 서강대학교가 주관하는 이 과제에는 한국전자기술연구원, 광주과학기술원(GIST), 연세대학교가 공동·위탁연구기관으로 참여하고 있으며, 미국 위스콘신대학교 매디슨과 루이빌대학교 연구진과도 국제공동연구를 진행하고 있다. 연구는 2025년 7월부터 2028년 12월까지 총 35억여 원 규모로 진행된다.

특히 이번 연구는 서로 다른 전공의 연구진이 소재 기술과 로봇 기술을 결합해 새로운 가능성을 만들어냈다는 점에서도 주목된다. 서강대학교는 앞으로도 다양한 분야의 연구 역량과 산학·국제 협력을 바탕으로 미래 기술을 선도하는 연구 성과를 이어갈 계획이다.