 인공근육이란 (1)외부 자극(열, 빛, 전자기, pH, 이온, 진동, 압력, 등)에 의해서 (2)단일 구성 요소가 (3)가역적으로 수축, 팽창, 회전의 움직임을 생성하는 소재를 의미함

 웨어러블 인공근육용 저온 상전이 소재란 탈착 가능한 인공근육으로의 활용 목적으로 신체에 손상을 입히지 않는 온도에서 물질 구조(결정상태, 분자량, 등)가 변하는 상전이(phase transition)가 발생 가능하고, 이를 통해 물성과 형상이 변하는 소재

▪인공근육에 활용되는 상전이 소재는 열에 의해 구동하는 형상기억합금(shape memory alloy, SMA)과 형상기억고분자(shape memory polymer, SMP) 등이 대표적임

▪SMA와 SMP와 같은 상전이 소재는 특정 온도에서 열처리를 통해 형상을 기억하고 있다가, 힘(응력)을 가해 다른 형상으로 변형시킨 후에 다시 형상을 기억시킨 특정 온도에 도달하면 본래의 형상으로 복원하는 형상기억효과(shape memory effect, SME)를 가지고 있으며, 이를 이용하여 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(義手)부터 수도 밸브와 항공기 날개 위치 조정 장치에 이르기까지 대단히 넓은 응용범위에서 활용되고 있음

 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 R&D에 대한 관심이 고조되고 있음

▪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

 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 g 당 단가는 약 $80이며, 이는 2021년 11월 22일 기준 금의 g 당 시세인 $59를 웃도는 고가의 소재이므로, 이를 국내 산업화에 성공하면 고부가가치의 소재를 확보 가능