전남대 방도연 교수팀, AI 활용 마이크로 4D 프린팅 기술 개발

전남대학교(총장 이근배) 데이터사이언스학과 및 로봇연구소 방도연 교수 연구팀이 마이크로로봇 제작의 새로운 기술을 개발했다. 한국마이크로의료로봇연구원(KIMIRo, 원장 박종오), 충북대학교와의 공동연구를 통해 이뤄진 이번 성과는 Rule-based AI 기반 4D 프린팅 구조 설계 기술에 나노입자 현장합성 기법을 융합한 것이다. 이를 통해 자기장으로 제어할 수 있는 기능성 형상변형 마이크로로봇 제작이 가능해졌다.

연구팀은 마이크로스케일 4D 프린팅 기술이 가진 단일 소재 기반 구조 구현의 한계와 기능성 부족 문제를 해결하기 위해, ‘4D 프린팅 템플릿 기반 나노입자 현장합성(PRINS)’ 기술을 새롭게 개발했다.

이 기술은 이광자 광중합 방식을 통해 단일 소재로 형상 변형을 구현하고, 로봇 내부에서 자기 나노입자를 현장 합성해 높은 자기 구동력을 확보했다.

또한, 복잡한 형태의 4D 프린팅 설계 도면을 자동으로 생성하는 Rule-based AI 프레임워크를 개발해 다양한 형태의 정밀한 형상 변형 마이크로구조체의 제작이 가능함을 보였다.

특히 후속 연구로 진행 중인 cVAE 모델 기반 4D 프린팅 구조 역설계 기술 개발을 통해, 마이크로로봇이 스스로 환경과 상호작용하는 물리적 AI(Physical AI)의 핵심 기술 개발을 목표로 하고 있다.

연구는 산업자원부의 바이오산업기술개발사업, 보건복지부의 마이크로의료로봇기반의료제품개발사업 및 과학기술정보통신부의 인공지능융합혁신인재양성사업의 지원을 받아 수행됐다.

연구의 제1저자인 임승현 학생은 전남대학교 로봇연구소 전문연구원으로 복무 중이며, 논문은 Chemical Engineering Journal (IF=13.2, JCR 3%)에 게재됐다.

방도연 교수는 "본 기술은 마이크로로봇 제작의 기존 한계를 극복하며, 앞으로 AI와 융합하여 생체 통합형 소프트 로봇, 마이크로 유체 시스템 등 다양한 의료 및 생명공학 분야에서 혁신적인 성과를 창출할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.