본 연구는 인장-스프링 기반 단방향 회전 강성 메커니즘(TS-URM)과 이를 단방향 시리즈 탄성 구동기(USEA)에 구현한 내용을 제안한다. 기존의 양방향 회전형 SEAs와 달리, 제안된 설계는 단방향 토크 전달을 위해 구조적으로 최적화되어 견인형(pulling-type) 응용에서 변형 활용 효율을 향상시킨다. 스프링의 연장과 회전 변형 간의 기하학적 관계를 정립하기 위해 해석 모델을 도출하였으며, 이를 통해 토크–각 관계를 명시적으로 공식화할 수 있었다. 강성 선형성(stiffness linearity)에 대한 설치각의 영향을 체계적으로 분석하였고, 약 42 Nm/rad의 목표 회전 강성을 달성하기 위해 다층 스프링 구성을 최적화하였다. 초기 작동 구간에서의 비선형 거동을 제거하기 위해 프리로드(preload) 조정 메커니즘을 통합하였다. 실험 결과는 해석 모델을 검증하였으며, 정상 상태 오차가 1 N 이내인 조건에서 130 N까지의 안정적인 단방향 힘 제어가 가능함을 보여주었다. 제안된 메커니즘은 예측 가능한 강성 특성과 소형 USEA 시스템을 위한 효율적인 구조적 해결책을 제공한다.

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