아르마딜로에서 영감을 받은 말리는 보호 구조 ^{CEFR B2}

노스캐롤라이나 주립대 연구팀은 아르마딜로의 말림 보호 원리를 본떠 전자기기와 연성 로봇을 위한 능동적 보호 구조를 설계했습니다. 연구진은 이 구조를 morpho-interlocking protective module(MIPM)이라 부르며, 별칭으로 '로보 아르마딜로'를 사용합니다. 목표는 유연하면서도 충격 시에 단단한 보호를 제공하는 것입니다.

MIPM은 세 겹으로 설계되어 작동합니다. 외골격은 3D 프린트 수지로 만든 분절형 곡선 비늘로 구성됩니다. 중간층은 네 부분으로 이루어져 있습니다: 가열하면 수축하는 액정 엘라스토머(LCE), 은 나노와이어를 포함한 탄성 고분자로 만든 스트레인 센서, 가열 시 팽창하는 카프톤 테이프 층, 그리고 발열체 역할을 하는 얇은 전도성 직물층입니다. 내골격층은 접힌 능선 형태의 강한 종이 위에 분절형 비늘이 한 줄로 장착되어 내부 골격을 이룹니다.

작동 원리는 센서가 변형 증가를 감지하면 제어장치로 신호를 보내는 것입니다. 제어장치는 발열층에 전원을 공급하고, 발열로 LCE는 수축하고 카프톤은 팽창합니다. 이 상반된 변형이 구조를 휘게 해 외골격이 바깥으로 향하게 하고 전체가 보호용 원형으로 말립니다. 층들이 맞물리면서 분절형 비늘들이 서로 걸려 내부 골격을 형성하고 견고성이 높아집니다.

개념 증명 시험에서 센서층은 성공적으로 변형을 감지해 보호 껍질로의 전환을 유도했고, 분절형 비늘의 수를 늘리면 내부 강성과 강도가 증가했습니다. Yong Zhu는 분절화와 경량화 사이에 상충관계가 있음을 확인했으며, 예로 분절형 비늘 10개는 약 10뉴턴의 힘을 견딜 수 있다고 밝혔습니다. 연구는 학술지 Science Advances에 실렸고, 미국 국립과학재단(NSF)과 국방부의 지원을 받았습니다. 연구팀은 협력을 환영하며 자연을 본뜬 보호 기술 연구를 계속할 계획이라고 전했습니다.