전북대학교는 정창규 공과대학 신소재공학부 교수팀이 인체 신경과 피부의 정보 전달 원리를 모사한 차세대 인공지능(AI) 촉각 센서를 연이어 개발하며 웨어러블 전자기기와 로봇 기술의 새로운 방향을 제시했다고 23일 밝혔다.
이번 연구는 이온(Ion)의 이동을 활용한 자가발전형 센서 기술로 별도의 배터리 없이 압력이나 움직임만으로 전기 신호를 생성할 수 있다는 점에서 차세대 전자피부(E-skin) 및 인간-기계 인터페이스 분야에서 주목받고 있다. 정 교수팀은 최근 관련 연구로 최근 2편의 국제 학술지 논문을 발표했다.
첫 번째 연구에서는 양이온과 음이온이 연속적으로 분포된 '구배형(Gradient) 하이드로젤'을 개발해 기존 하이드로젤 센서의 층간 분리 문제와 낮은 안정성을 동시에 해결했다. 넓은 압력 범위에서도 정밀한 감지가 가능해졌다. 손가락 움직임, 호흡, 발성, 보행 등 다양한 인체 신호를 실시간으로 인식하는 데 성공했다.
특히 AI 기반 학습 기술과 결합해 과일 종류를 거의 100% 정확도로 구별하는 성능을 입증했다.
이어 연구팀은 이온 이동 경로를 정밀 제어하는 '이온 다이오드 기반 센서 플랫폼'을 개발하며 기술을 한 단계 확장했다. 이 센서는 압력뿐 아니라 굽힘 방향과 변형 형태까지 구분할 수 있다. 여기에 AND·OR 논리 연산 기능을 수행함으로써 센서 자체에서 정보 처리가 가능한 지능형 소자로의 발전 가능성을 제시했다.
이번 연구 성과는 화학공학 및 재료공학 분야의 권위 있는 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'과 '어드밴스드 사이언스'에 각각 게재되며 학술적 성과를 인정받았다.
정창규 교수는 “인체 신경계가 이온 이동을 통해 정보를 전달하고 처리하는 원리에 착안한 연구”라며 “감지와 정보처리를 동시에 수행하는 차세대 전자피부 기술의 기반을 마련했다는 점에서 의미가 크다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 프랑스와 중국 연구진과의 국제공동연구로 수행됐다. 산업통상자원부 알키미스트 사업, 과학기술정보통신부 국가아젠다 사업, JBNU-KIST 산학연융합플랫폼, 교육부 RISE 사업 등의 지원을 받아 추진했다.
전주=김한식 기자 hskim@etnews.com
