©데일리포스트=사진 좌측부터 정재웅 교수·이시목 박사과정·변상혁 박사과정 / KAIST 제공
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|데일리포스트=송협 선임기자| “이번 기술은 전자 피부를 넘어 상황과 목적에 맞도록 전기/기계적 특성을 변화시킬 수 있는 다목적 전자기기와 센서, 로봇 기술의 개발에도 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.” (KAIST 전기및전자공학부 정재웅 교수)

인간 피부와 촉각 인지 능력을 모방하는 전자 피부는 사람이 작업하기 극한 환경에 원격으로 감도 및 외압 측정이 가능해 메타버스와 로봇 공학, 의료 기기 등 다양한 산업에서 활용이 가능하다. 특히 전자 피부의 핵심 기술인 압력 센서 민감도를 향상시키기 위해 센서 내부 재료와 구조를 변형하는 등 연구가 진행됐다.

인간의 피부와 민감도와 압력 측정 범위를 넘어서는 가변성 압력 센서 기반 로봇용 전자 피부를 국내 연구진이 개발하는데 성공했다.

KAIST 전기 및 전자공학부 정재웅 교수 연구팀은 인간 피부의 압력 감지 능력을 뛰어넘는 고감도 및 광범위 압력 측정이 가능한 로봇용 전자 피부를 개발했다.


개발에 성공한 전자 피부는 인간 피부 대비 더 높은 민감도와 더 넓은 압력 측정 범위를 보여 로봇 산업과 헬스케어 산업, 증강현실 등 다양한 분야에서 폭넓게 적용될 수 있다.

인간 피부의 촉각 인지 능력을 모방하는 전자 피부는 원격으로 감도 및 외압 측정이 가능해 메타버스, 로봇 공학, 의료 기기 산업에 활용될 수 있어 전자 피부가 많이 주목을 받고 있다.


다만 전자 피부의 핵심 기술인 압력 센서 민감도를 높이기 위해 많은 연구가 진행된 반면 개발된 고감도 압력 센서는 압력 감지 범위가 좁다는 단점을 보유하고 있다. 이를 해결하기 위해 광범위 압력 감지 센서가 등장했지만 기존 고감도 센서와 비교할 때 낮은 민감도를 나타냈다.

이 같은 문제점을 해결하기 위해 연구팀은 갈륨(Gallium)과 중합체(Polymer)를 합성해 온도에 따라 민감도와 압력 감지범위를 변화시킬 수 있는 가변 강성 압력 센서를 개발했다. 압력센서는 사용자가 상황과 목적에 맞게 고감도 감지 모드와 광범위 압력 감지 모드를 쉽게 전환토록 설계됐다.

압력 센서 소재인 갈륨은 액체금속으로 금속임에도 불구하고 미온(29.76도)에서 녹는점을 가져 쉽게 고체와 액체 간 상태 변화가 가능하다.

정 교수는 “내장된 갈륨의 상태에 따라 센서의 강성률이 변화하는 점에 기반, 온도에 따라 민감도와 감지 범위 변화가 가능한 압력 센서를 제작했다.”고 부연했다.

실제로 연구팀은 미세 유체기반 제작 방식을 통해 균일한 갈륨 미립자를 형성, 활용해 압력 센서를 제작, 센서 간 균일성 및 재현성을 극대화해 대며적 전자 피부 제작을 가능케 했다.

제작된 전자 피부는 인간 피부 대비 97% 높은 민감도와 262.5% 넓은 압력 측정 범위를 나타냈으며 연구팀은 전자 피부 가변성을 활용해 맥박 측정 등 높은 압력 민감도가 요구되는 상황과 몸무게 측정과 같은 감지 범위가 필요한 상황 모두에 개발된 로봇 피부가 활용 될 수 있다는 점을 입증했다.

한편 관련 학부 이시목 박사과정과 변상혁 박사과정 학생이 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머터리얼즈’ 온라인 버전에 지난달 3일 출판됐다.

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