[ 목 차 ]

1. 개요
2. 산업 분석
3. 기술 개발 동향
4. 주요 플레이어 특허동향
5. 전략제품 기술 개발 전략
 

1. 개요 가. 정의 퍀 인공근육이란 외부 자극 열 빛 전자기 이온 진동 압력 등 에 의해서 단일 구성 (1) ( , , , pH, , , , ) (2) 요소가 가역적으로 수축 팽창 회전의 움직임을 생성하는 소재를 의미함(3) , , 퍀 웨어러블 인공근육용 저온 상전이 소재란 탈착 가능한 인공근육으로의 활용 목적으로 신체에 손상을 입히지 않는 온도에서 물질 구조 결정상태 분자량 등 가 변하는 상전이( , , ) (phase 가 발생 가능하고 이를 통해 물성과 형상이 변하는 소재transition) , ▪인공근육에 활용되는 상전이 소재는 열에 의해 구동하는 형상기억합금(shape memory alloy, 과 형상기억고분자 등이 대표적임SMA) (shape memory polymer, SMP) ▪ 와 와 같은 상전이 소재는 특정 온도에서 열처리를 통해 형상을 기억하고 있다가SMA SMP , 힘 응력 을 가해 다른 형상으로 변형시킨 후에 다시 형상을 기억시킨 특정 온도에 도달하면 본래의 ( ) 형상으로 복원하는 형상기억효과 를 가지고 있으며 이를 이용하여 (shape memory effect, SME) , 열에 의해 수축 또는 이완을 하여 근육과 같은 힘과 움직임을 생성할 수 있음 ▪인공근육용 상전이 소재는 높은 무게 대비 출력 특성과 상대적으로 긴 구동 변위 특성으로 인해 모터 기반의 구동기를 대체하여 구동 시스템을 경량화 소형화 단순화시킬 수 있어서 초소형 수술로봇과 , , 의수 부터 수도 밸브와 항공기 날개 위치 조정 장치에 이르기까지 대단히 넓은 응용범위에서 ( ) 義手 활용되고 있음 상전이 소재의 활용처 [ ] 9. 인공근육용 저온 상전이 소재 - 2 - 나. 필요성 퍀 착용자의 신체 능력 특별히 근력을 향상 또는 지속시켜주거나 부상이나 장애의 위험을 , , 방지할 수 있는 안전성을 향상시키는 목적으로 산업 국방 의료 서비스 등 다양한 분야에서 , , , 웨어러블 로봇 수요가 늘어나고 있으며 웨어러블 로봇의 동작을 담당하는 구동기와 관련된 , 인공근육 에 대한 관심이 고조되고 있음R&D ▪웨어러블 인공근육은 착용성에 초점을 두어 무게 대비 출력이 높고 가벼우며 얇은 형태가 가능한 요구사항이 충족되어야 함 ▪상전이 소재 특히 형상기억합금과 형상기억고분자는 웨어러블 인공근육의 요구사항에 부합하여 , 활발한 연구가 수행되고 있음 ▪하지만 기존의 상전이 소재는 여전히 높은 상전이 온도 조건 느린 구동 속도 낮은 에너지 효율로 , , 인해 웨어러블 인공근육의 실용화에 도달하기 힘든 상황임 퍀 웨어러블 로봇 시장의 뿌리기술로서 인공근육 특히 상전이 소재에 대한 국제 경쟁력을 , 확보하기 위해서 고부가가치의 웨어러블 상전이 소재 원천기술 개발을 강화하고 제품의 고도화 기반을 확보할 필요가 있음 ▪상전이 소재는 합금 또는 고분자의 특성상 다양한 물질로 구성되어 이들의 제조 공법에 따라 상전이 소재의 복원력과 변위와 같은 구동기 특성이 달라지는데 이러한 제조 공법을 다루는 연구가 , 국내에서는 소수가 진행되고 있으며 대다수의 제조사가 해외 선진국 미국 독일 일본 기업으로 , ( , , ) 제조 공법이 특허 또는 비공개로 보호되어 대다수의 소재는 높은 가격대로 수입에 의존하며 국내 상전이 소재 산업은 빈약한 실정임 ▪형상기억합금 중 보편적으로 사용되는 니티놀 티타늄 계열 합금의 당 단가는 약 이며 이는 - g $80 , 년 월 일 기준 금의 당 시세인 를 웃도는 고가의 소재이므로 이를 국내 산업화에 2021 11 22 g $59 , 성공하면 고부가가치의 소재를 확보 가능 형상기억합금 시장은 년 기준 억 달러에서 년에 약 억 달러에 도달하여 연평균 - 2018 99 2025 200 % , - 성장률을 가질 것으로 예상하며 니켈 티타늄 합금인 니티놀 계열 소재가 가장 빠른 성장을 할 12 것과 바이오메디컬 분야가 가장 많은 시장 분포를 가지며 북미 지역이 이를 선도할 것으로 전망(Global Market Insights, 2019.04.) 형상기억고분자 시장은 년 기준 억 달러에서 년에 약 억 달러에 도달하여 연평균 - 2020 3.9 2027 14.5 성장률을 가질 것으로 예상하며 폴리우레탄 계열 소재가 가장 빠른 성장을 할 것과 21.5% , 바이오메디컬 분야가 가장 많은 시장 분포를 가지며 북미 지역이 이를 선도할 것으로 전망(Global Market Insights, 2021.04.) -신소재 의료기기 개발기업 티엠디랩은 인체온도에 반응하는 형상기억 고분자에 대한 원천 기술을 이용해 인체 삽입형 의료용품 및 의약품 연구를 개발 중 한국경제 ( Bio Insight, 2019.11.20)