한양대 위정재 교수 연구팀, 제26회 한국액정학술대회서 최우수 토론상 수상

함민정 석·박사 통합과정생 최우수 토론상
'강성 패터닝 전략'도입해 효율 극대화
수직 점프·방향 제어, 듀얼 모드 구현

(왼쪽부터) 위정재 한양대 유기나노공학과 교수, 함민정 석박사 통합과정생

함민정 한양대학교 유기나노공학과 위정재 교수 연구팀 석·박사통합과정생이 지난 13일 '2025년 제26회 한국액정학술대회'에서 최우수 토론상을 수상했다. 해당 상은 발표 능력뿐 아니라 발표 이후 진행되는 질의응답·토론에서 가장 뛰어난 학술적 분석 능력과 소통 역량을 보인 참가자에게 주어지는 상이다.

함민정 연구원은 이번 학술대회에서 '강성 패터닝 설계를 통한 액정 고분자 기반 빛 반응 점프 소자의 성능 향상' 연구 내용을 발표했다. 액정 고분자(Liquid Crystal Polymer, LCP)에 기반한 광기계적 점프 소자의 성능과 방향 제어 능력을 높이기 위한 새로운 전략을 제시해 높은 평가를 받았다.

그간 한양대 첨단소재연구실은 생체모사 에너지 증폭 기술인 '스냅스루(snap-through)' 방식을 액정 고분자 네트워크 필름에 적용해 광기계적 점프 동작을 구현해왔다. 그러나 기존 LCP 시스템은 에너지 저장과 방출을 위한 기계적 강성과 구동을 위한 재료의 유연성이 서로 상충 관계에 있어 점프 성능과 제어 정밀도를 동시에 확보하는 데 어려움이 있었다.

이번 연구는 이러한 한계를 해결하기 위해 필름 내부의 강성(rigidity) 분포를 정밀하게 설계하는 '강성 패터닝 전략'을 도입한 점이 특징이다. 저강성 영역은 쉽게 굽힘 변형이 가능해 초기 곡률 확보와 에너지 축적에 유리하다. 고강성 영역은 축적된 탄성 에너지를 순간적으로 방출해 점프 동작의 힘과 효율을 극대화한다.

연구팀은 두 영역의 비대칭 배치를 통해 방향성을 제어한 점프 동작을 구현했다. 대칭 배치에서는 필름 길이의 25배에 달하는 수직 점프에 성공했다. 또한 필름의 종횡비 조절·교차 패터닝을 통해 수직 점프와 방향 제어가 모두 가능한 듀얼 모드(dual-mode) 점프 소자를 구현하는 것도 성공했다.

함 연구원은 "소재 설계와 구동 메커니즘 연구를 지속해 액정 고분자 기반 소프트 로봇의 활용도를 넓히고, 지능형 시스템 개발에 기여할 수 있는 기반을 마련하겠다"고 소감을 밝혔다.

이번 연구 성과는 국제 저명 학술지 『Science Advances』에 지난 8월 29일 게재됐다. 해당 논문 'Spatially patterned stiffness variation in a light-triggered jumper for symmetry breaking and high snap-through efficiency'에는 함 연구원이 제1저자로, 조웅비 박사후 과정생이 공동 제1저자로, 위정재 교수가 교신저자로 참여했다.