질감까지 느낀다…신개념 촉각 센서 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 실제 피부가 느끼는 것처럼 압력과 진동을 감지해 물체의 질감까지 구분할 수 있는 인공피부 촉각센서가 개발됐다.

DGIST 에너지융합연구부 최창순 선임연구원과 성균관대 천성우 박사 팀은 압력과 진동을 동시에 감지해 물체의 질감을 효과적으로 측정하는 신개념 인공피부 기반 촉각센서를 개발했다고 밝혔다.

개발한 센서는 압력이나 온도 하나만을 감지하는 기존 센서와 달리 압력과 진동 모두를 감지하면서, 물체의 표면 거칠기를 전기신호로 변환해 구분할 수 있다. 연구팀은 이 센서로 열 두 종류의 직물 거칠기를 99% 이상의 정확도로 구분하는데 성공했다고 밝혔다.

연구팀은 인간의 여러 감각 수용체 중 압력을 감지하는‘저속 응답(SA, Slow Adaptive) 수용체’와 진동과 거칠기를 감지하는 ‘고속 응답(FA, Fast Adaptive) 수용체’를 모두 모사했다. 특히 마찰전기 발생 원리를 응용해 촉각으로 전해지는 거칠기를 전기에너지 신호로 변환하는 방식을 자체적으로 개발했다.

연구팀이 개발한 촉각센서는 유연한 필름 형태로 ▲사람의 손가락 지문을 모사한 마이크로 패턴이 있는 상단 패널 ▲고속 응답 수용체를 모방한 진동 센서가 있는 중간 패널 ▲저속 응답 수용체를 모방한 압력 센서를 구현한 하단 패널로 구성됐다.

저속 응답 수용체(압력감지)를 모방하기 위해 고집적 그래핀 격자 센서를 구현했고, 고속 응답 수용체(진동감지)를 모방하기 위해서 마찰 전기 기반의 센서를 구현했다. 두 개의 센서에서 도출된 전기 신호는 실제 사람 피부의 신경세포에서 발생된 전기신호와 매우 유사한 형태인 것으로 확인됐다.

최창순 선임연구원은 "사고로 피부이식이 필요한 환자들에게 원래 피부처럼 감각을 느낄 수 있는 인공피부를 이식할 수 있는 가능성이 열렸다. 가상현실 체험시 시각은 물론 피부에 닿는 질감까지 느끼는 것도 가능하게 될 것"으로 기대했다. 다만 실용화하기 위해서는 값비싼 재료와 복잡한 제작 공정 극복이 과제다.

이번 연구는 나노과학 분야의 권위 있는 저널인 나노레터스(Nano Letters) 온라인판에 지난 4월 26일 게재됐다. 성균관대학교 천성우 박사(1저자), 방창현 교수와 DGIST 손원경 연구원, 임상규 책임연구원, 최창순 선임연구원(교신저자) 등이 함께 참여했다.

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