▲ (좌측부터) 서울과학기술대학교 박근 교수, 김의현 연구원

- 단청 무늬에서 영감을 받은 4D 키리가미 메타물질 개발 및 소프트 로봇 메커니즘 구현
- 국제 저명학술지 「Advanced Science」 게재 및 표지논문 선정

기계시스템공학부 지능형로봇전공 박근 교수 연구팀이 한국 전통무늬에서 영감을 받은 4D프린팅 메타물질을 개발하고, 이를 다양한 소프트 로봇 메커니즘에 적용하는 데 성공하였다.

연구팀은 전통 단청 무늬의 기하학적 패턴을 활용하여 이종재료 기반의 키리가미 메타구조를 개발하였다. 특히 구조 설계변수의 최적화를 통해 쌍안정 변형 특성과 열유도 형상복원 거동을 정밀하게 제어하고, 여러 구조를 조합하여 다중안정 변형과 순차적 4D 형상변화를 프로그래밍할 수 있는 설계 기법을 확립하였다.

또한 개발된 4D 키리가미 메타구조를 활용하여 멀티모달 Bridging 메커니즘, 내측/외측 파지가 모두 가능한 소프트 그리퍼, 수중에서 크기를 변화시키며 쓰레기를 수거하는 로봇을 구현함으로써 다양한 소프트 로봇 메커니즘으로서의 활용 가능성을 입증하였다.

▲ 「Advanced Science」 표지 논문

해당 연구는 국제 저명 학술지인 Advanced Science에 게재되었으며(DOI: 10.1002/advs.78407), 연구의 탁월성을 인정받아 2026년 11월 9일 발행된 제13권 제62호의 표지논문(Front Cover)으로 선정되었다. 논문에는 서울과학기술대학교 기계설계로봇공학과 김의현 연구원(석사과정)이 제1저자로 참여하였으며, 같은 학과 김민성 연구원과 화공생명공학과 윤현식 교수가 공동저자로 참여하였다. 

제1저자로 참여한 김의현 연구원은 “키리가미는 일본의 종이자르기 문화에서 유래한 구조로, 최근에는 음의 푸아송비를 나타내는 오그제틱(Auxetic) 변형과 쌍안정성을 구현하는 메타구조로 주목받고 있다”며 “이번 연구는 한국 전통 단청 무늬에서 착안한 새로운 키리가미 구조를 개발하고, 능동·수동 재료의 조합을 통해 다중안정 변형과 열유도 4D 형상복원을 구현했다는 점에서 의미가 있다”고 밝혔다.

▲이종 키리가미 메타구조를 적용한 다중안정 4D변형 및 로봇 메커니즘 응용

교신저자로 참여한 박근 교수는 “우리나라의 전통 단청 무늬에서 영감을 받은 연구 성과가 세계적 학술지의 표지를 장식한 점에 대해 대한민국 연구자로서 큰 자부심을 느낀다”며 “현재 관련 기술에 대해 2건의 특허출원을 완료하였으며, 다수의 해외 연구자들로부터 공동 연구를 제안받고 있어 향후 다양한 메타구조 및 소프트 로봇 메커니즘으로 연구를 확대해 나갈 전망이다”고 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구자 지원사업 및 기초연구실 지원사업, 교육부와 한국연구재단의 4단계 BK21사업의 지원을 통해 수행되었다.