고통과 온도를 느낄 수 있는 촉각 센서 개발
휴머노이드 로봇개발과 의수착용환자에게 적용 기대
산화아연 나노와이어, 압력 감지 전기신호 발생
제벡 효과(Seebeck effect)를 이용한 온도 센서 동시에 적용
AI분야, 로봇의 공격성향 제어할 수 있는 기술로 확장될 것
21일 대구경북과학기술원(DGIST)은 정보통신융합전공 장재은 교수팀이 사람처럼 바늘에 찔리거나 뜨거운 물체로부터 고통을 느끼는 전자피부 기술을 개발했다고 밝혔다.
이번 연구결과는 향후 휴머노이드 로봇개발과 의수착용환자에게 적용될 것으로 기대된다.
장 교수팀은 DGIST 뇌·인지과학전공 문제일 교수팀, 정보통신융합전공 최지웅 교수팀, 로봇공학전공 최홍수 교수팀과의 공동 연구를 통해 사람처럼 고통과 온도를 느낄 수 있는 촉각 센서를 개발했다.
주요 장점은 센서의 구조를 단순화하여 압력과 온도를 동시에 측정할 수 있다는 것과 센서의 측정 원리와 상관없이 다양한 촉각 시스템에 적용 가능하다는 것이다.
이를 위해 연구팀은 산화아연 나노와이어(ZnO Nanowire)기술에 집중했다.
산화아연 나노와이어는 압력을 감지하여 전기신호를 발생시키는 압전 효과 덕분에 배터리가 필요 없는 자가 발전형 촉각 센서로 적용됐다.
또한 제벡 효과(Seebeck effect)를 이용한 온도 센서가 동시에 적용돼 하나의 센서로 두 가지 일을 하는 구조로 만들었다.
제벡 효과는 서로 다른 두 금속선 양쪽 끝을 접합하여 폐회로를 구성하고 한 접점에 열을 가하게 되면 두 접점에 온도차로 인해 생기는 전위차에 의해 전류가 흐르게 되는 현상이다.
- 출처=위키피디아
연구팀은 폴리이미드 유연 기판에 전극을 배열한 후 산화아연 나노와이어를 접목시켰고 압전 신호 및 온도에 의한 제벡 효과를 동시에 측정이 가능했다.
또 압력의 크기와 온도를 고려한 고통 신호 발생 여부를 판단하는 신호처리 기법 개발도 성공했다.
DGIST 정보통신융합전공 장재은 교수는 "미래형 촉각 센서 개발에서 필수적인 고통 감지를 효과적으로 구현할 수 있는 핵심기반기술을 개발했다"고 말했다.
아울러 "이는 나노공학, 전자공학, 로봇공학, 뇌과학 분야 전문가들의 융합 연구 결과로 다양한 감각을 느끼는 전자 피부 및 새로운 인간-기계 상호작용 연구에 적극 활용할 수 있을 것으로 기대된다"고 전했다.
이어 "AI분야가 발전할수록 위험 요소 중 하나는 로봇의 공격적 성향 제어 여부인데 로봇도 고통을 느낄 수 있다면 공격성향을 제어할 수 있는 기술로 확장될 것이다"고 밝혔다.
이번 연구는 정보통신융합전공 심민경 석박사통합과정 학생이 제1저자로 참여했다. 세계적 국제학술지인 소프트로보틱스(Soft Robotics) 온라인판에 지난 7월23일자로 게재됐다.
포인트경제 유민정 기자