미세한 자극도 그대로 느끼는 인공피부 촉각센서 개발

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인간 피부 내감각 수용체(a)와 인공피부(b) 각각에서 발생하는 전기 신호 분석(c) 개념도.
<인간 피부 내감각 수용체(a)와 인공피부(b) 각각에서 발생하는 전기 신호 분석(c) 개념도.>

피부처럼 섬세하게 압력과 진동을 느낄 수 있는 인공피부 촉각센서가 개발됐다.

DGIST(총장 국양)는 최창순 에너지융합연구부 선임연구원팀이 압력과 진동을 동시에 감지해 물체 질감을 효과적으로 측정하는 신개념 인공피부 기반 촉각센서를 개발했다고 25일 밝혔다.

연구팀이 개발한 촉각 센서는 인간의 여러 감각 수용체 중 압력을 감지하는 '저속 응답(SA) 수용체'와 진동과 거칠기를 감지하는 '고속 응답(FA) 수용체'를 모두 모사했다. 특히 마찰전기 발생 원리를 응용해 촉각으로 전해지는 거칠기를 전기에너지 신호로 변환하는 방식을 자체 개발했다.

DGIST가 피부처럼 섬세한 촉감을 전달하는 센서를 개발했다. 사진은 최창순 DGIST 에너융합연구부 선임연구원.
<DGIST가 피부처럼 섬세한 촉감을 전달하는 센서를 개발했다. 사진은 최창순 DGIST 에너융합연구부 선임연구원.>

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 구성된 유연한 필름 형태다.

특히 고속 응답 수용체 모사를 위해 물체끼리 접촉해 발생하는 '마찰전기' 신호의 진동을 측정해 거칠기를 구분하는 원리를 활용했다. 촉각 센서에 지문을 모사한 상단패널을 적용, 12종류 직물 거칠기를 99% 이상 정확도로 구분하는데 성공했다.

단순 압력과 온도 감지 기능을 갖춘 기존 센서와 달리 압력과 진동 모두를 감지하거나 물체 표면 거칠기를 전기신호로 변환시켜 구분하는 등 물리적인 자극을 더 민감하게 감지한다.

이번 연구 성과는 사고로 피부이식이 필요한 환자에게 유용할 것으로 보인다. 원래 피부처럼 감각을 느낄 수 있는 인공피부 이식 가능성을 열었다. 영화처럼 촉각 센서가 탑재된 수트를 입고 가상현실(VR) 체험을 하는 도중 느끼는 감각을 실제 피부를 통해 느끼는 것까지 가능할 것으로 기대된다.

대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com