정확성과 세밀함이 요구되는 미세수술로봇의 ‘마이크로 핑거(micro finger)’에 사용되는 전기수력학적 펌프의 크기는 대폭 줄이고 성능을 향상시킬 수 있는 기술이 국내 연구진을 통해 개발됐다.

기계공학과 강관형 교수․박사과정 김원경씨 팀은 간단한 전극 구성만으로 전류가 흐르지 않는 액체(무극성 액체)를 이송할 수 있는 전기수력학적 펌프를 개발, 응용 물리학 분야 권위지인 ‘어플라이드 피직스 레터스(Applied Physics Letters)’지를 통해 발표했다.

전기수력학적 펌프는 전기에너지를 유체의 운동에너지로 직접 변환시켜 움직이는 장치로, 아주 간단한 구성만으로도 유체를 움직일 수 있어 소형기계 장치나 마이크로 로봇 등에 사용된다.
하지만 지금까지의 전기수력학적 펌프에 사용되는 유체는 수용액 등으로 한정된다는 단점이 있었다. 물론 일본에서 일부 특정 무극성액체에 적용 가능한 마이크로 펌프를 개발하기는 했지만 그 종류가 제한적이었다.

강 교수팀은 무극성액체에 전기장과 전기전도도가 균일하지 않게 분포할 때 발생하는 유도전하와 유동을 이용, 새로운 개념의 펌프를 개발했으며 이 펌프는 전극의 부식이나 액체의 변성을 일으키지 않는 장점을 가지고 있다.
이 기술은 마이크로 채널에서의 무극성 액체 이송(移送) 뿐 아니라 소음과 진동이 적은 초소형 냉각기, 마이크로 로봇 부품, 소형 강제유압냉각식 변압기 냉각부품 등에 활용된다.

특히 미세한 부위에 활용되는 미세수술 로봇의 ‘손’ 부분에도 적용, 크기는 줄이고 내구성 등의 성능 향상에도 도움을 줄 수 있을 것으로 전망되고 있다.

연구를 주도한 강관형 교수는 “현재 마이크로 펌프는 전세계적으로 연구를 진행하고 있지만 그 가운데에서도 일본이 제품 개발에 주력하는 한편, 최근에는 시제품 출시를 준비 중인 것으로 알려져 있다”며 “이번에 개발된 마이크로 펌프는 일본과는 원리가 다르고 적용되는 무극성 액체의 종류도 많아 우리가 기술적, 경제적 우위를 점할 수 있을 것으로 본다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.