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[IT뉴스]빛 비추자 금속이 ‘입체 버튼’으로…전선·코팅 없이 움직인다

온카뱅크관리자

2026-07-20 14:47:31

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> KAIST 
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 <img alt="왼쪽부터 오일권 교수, 김현수 석사과정생. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/20/dongascience/20260720143938751snme.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="up5Sc2b0dF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/20/dongascience/20260720143938751snme.jpg" width="658">
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 왼쪽부터 오일권 교수, 김현수 석사과정생. KAIST 제공
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 빛을 비추면 금속 표면이 실제 버튼처럼 스스로 솟아오르는 기술이 개발됐다. 전선이나 별도 구동 장치 없이 원하는 위치를 입체적으로 변형할 수 있어 점자·방향 안내 디스플레이와 웨어러블 촉각 장치 등에 활용될 것으로 기대된다.
 KAIST는 오일권 기계공학과 교수팀이 단일 자외선(UV) 레이저 공정만으로 빛에 반응해 입체 구조로 변하는 '니켈-티타늄 형상기억합금' 구조를 개발했다고 20일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '어드밴스드 사이언스'에 지난달 4일 게재됐다.
 형상기억합금은 일정 온도 이상으로 가열되면 원래 형태로 되돌아가는 특수 금속이다. 가볍지만 큰 힘을 낼 수 있어 웨어러블 기기와 소프트 로봇의 핵심 구동 소재로 활용된다.
 연구팀은 평평한 형상기억합금 시트에 종이를 오려 입체 구조를 만드는 ‘키리가미’ 원리를 적용했다. 금속판에 정교한 절개와 접힘 패턴을 넣고 고온에서 솟아오른 형태를 기억시킨 뒤 다시 평평하게 눌렀다. 이후 근적외선을 비추면 금속이 빛을 흡수해 가열되고 기억해 둔 입체 형태로 되돌아간다.
 빛이 금속을 직접 밀어 올리는 방식이 아닌 금속이 빛에너지를 열에너지로 바꾸고 온도가 올라가면서 내부 결정구조가 바뀌어 원래 형태를 회복하는 원리다.
 기존 광열 방식 형상기억합금은 금속 표면이 근적외선을 충분히 흡수하지 못해 별도의 광흡수 코팅이 필요하다. 코팅은 반복 사용 시 벗겨질 수 있고 제작 공정이 복잡하며 반응 속도를 떨어뜨린다는 한계가 있다.
 연구팀은 UV 레이저로 금속을 절단하는 동시에 표면을 산화시켰다. 레이저 가공 과정에서 금속 표면에 미세한 다공성 산화티타늄층이 형성되면서 빛이 표면에서 여러 번 반사·흡수됐다. 하나의 레이저 공정으로 입체 변형 구조와 광흡수 기능을 동시에 구현한 것이다.
 금속이 변하는 순서와 속도도 미리 정할 수 있다. 연구팀은 위치마다 레이저 가공 정도를 다르게 해 같은 빛을 한꺼번에 비춰도 일부는 먼저 다른 부분은 나중에 솟아오르도록 설계했다. 별도의 전기 신호나 복잡한 제어장치 없이 재료 자체에 작동 순서를 새긴 셈이다.
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 <img alt="각 금속 구조를 선택적으로 구동해 KAIST 문자를 표시하는 데 성공했다. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202607/20/dongascience/20260720143940019fuan.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="7ndf0rEont" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202607/20/dongascience/20260720143940019fuan.jpg" width="658">
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 각 금속 구조를 선택적으로 구동해 KAIST 문자를 표시하는 데 성공했다. KAIST 제공
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 연구팀은 개발한 기술을 근적외선 발광다이오드(LED)와 결합해 각각의 금속 구조가 하나의 입체 화소처럼 작동하는 형상 디스플레이를 제작했다. LED를 선택적으로 켜 ‘K→A→I→S→T’ 문자를 순서대로 표시하고 위·아래·좌·우 방향을 손끝으로 느낄 수 있는 촉각 신호도 구현하는 데 성공했다.
 오일권 교수는 "별도의 코팅 공정 없이 단일 금속 소재 안에 기계적 변형과 광학적 특성을 동시에 새겨 넣은 새로운 제조 플랫폼"이라며 "빛만으로 형상을 자유롭게 제어할 수 있어 적응형 표면과 인터렉티프 햅틱 인터페이스, 차세대 웨어러블 기기 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.
 &lt;참고 자료&gt; doi.org/10.1002/advs.74930
 [문혜원 기자 moony@donga.com]
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