국내 연구진이 실리콘과 탄소 소재를 활용해 로봇의 피부 역할을 할 수 있는 촉각센서를 개발했다.

2일 한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과 김정·박인규 교수팀이 신축성이 우수하고 충격을 흡수할 수 있는 실리콘과 탄소나노튜브(CNT)를 혼합한 복합재를 이용해 다양한 형태의 촉감을 구분할 수 있는 촉각센서를 개발했다고 밝혔다.

피부는 인체 주요 장기를 외부 충격에서 보호하면서 섬세한 촉각 정보를 측정하고 구분해 신경계에 전달하는 역할을 한다. 현재 로봇 감각 기술은 시각, 청각 부분은 인간 능력에 근접하고 있으나 촉각은 사람 피부 능력보다 많이 부족한 상태다.

촉각센서에 연결돼 압력에 반응하는 로봇 손

인간의 피부와 비슷한 기능의 피부를 로봇에 적용하려면 신축성이 좋고 충격을 잘 흡수하는 피부 센서 기술이 필요하다. 전기 배선으로 몸 전체에 분포된 많은 센서를 연결하는 기술도 해결해야 할 과제다.

연구진은 실리콘과 탄소나노튜브(CNT)를 혼합해 복합재를 만들고 이를 전기임피던스영상법(EIT)라는 의료 영상 기법과 결합, 넓은 영역에 가해지는 다양한 형태의 힘을 전기배선 없이 구분할 수 있는 기술을 개발했다.

이 복합재로 만든 피부에 전기를 흘려준 뒤 특정 위치에 압력을 가하면 위치에 따라 저항값이 달라지게 되는데, 이를 분석하면 어느 위치에 어느 정도의 압력이 가해졌는지 알 수 있다.

이 로봇 피부는 망치로 내려치는 수준의 강한 충격을 견딜 수 있고 센서의 일부가 파손돼도 파손 부위에 복합재를 채운 뒤 굳히면 다시 사용할 수 있다.

연구진은 이 로봇 피부는 3D 프린터 등으로 만든 3차원 형상 틀에 실리콘-나노튜브 복합재를 채워 넣는 방식으로 제작할 수 있다며 기존 2차원 평판뿐 아니라 다양한 3차원 곡면으로 제작이 가능해 새로운 형태의 컴퓨터 인터페이스도 개발할 수 있다고 밝혔다.

박인규 교수는 "이 연구결과 기능성 나노 복합소재와 컴퓨터단층법의 융합을 이용해 차세대 유저인터페이스를 구현한 것"이라고 설명했다.

김정 교수는 "신축성 촉각 센서는 인체에 바로 부착이 가능할 뿐 아니라 다차원 변형상태에 대한 정보를 제공할 수 있다"며 "로봇 피부를 포함한 소프트 로봇 산업과 착용형 의료기기 분야에 기여할 것"이라고 말했다.

미래창조과학부 이공분야 기초연구사업 등 지원으로 수행된 이 연구는 국제학술지 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports, 1월 13일자)에 게재됐다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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