고통을 느낄 수 있는 정신감각적 전자 피부기술
고통을 느낄 수 있는 정신감각적 전자 피부기술
  • 안용찬 기자 ( aura3@thekbs.co.kr)
  • 승인 2019.12.04 14:45
  • 매거진 : 2019년 10월호
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[더케이뷰티사이언스]  DGIST(대구경북과학기술원) 정보통신융합전공 장재은 교수팀이 사람처럼 바늘에 찔리거나, 뜨거운 물체로부터 고통을 느끼는 전자피부 기술을 개발했다.

현재 대부분의 촉각 센서 연구는 로봇이 물체를 잡는데 사용되는 압력을 측정하는 물리적인 모방기술에 집중하고 있으며, 사람이 촉각으로부터 느끼는 부드러움 또는 거칠기 같은 정신감각적인 촉각 연구는 아직 미진하다.

DGIST 정보통신융합전공 장재은 교수(사진 왼쪽)와 심민경 석박사통합과정학생.

이에 장재은 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, 상이한 금속을 접합하여 전기회로를 구성하고, 양쪽 접속점에 온도차가 있으면 회로에 열기전력이 발생하는 현상)를 이용한 온도 센서가 동시에 적용돼, 하나의 센서로 두 가지 일을 하는 구조로 만들었다.

연구팀은 폴리이미드 유연 기판에 전극을 배열한 후 산화아연 나노와이어를 접목시켰고, 압전 신호 및 온도에 의한 제벡 효과를 동시에 측정하는데 성공했다. 더불어 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. 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 말했다.

이번 연구는 정보통신융합전공 심민경 석박사통합과정 학생이 제1저자로 참여했으며, 세계적 국제학술지인 ‘소프트로보틱스(Soft Robotics)’ 2019년 7월 23일자 온라인판에 게재됐다.

촉각의 고통신호 생성을 모방한 인공센서 및 신호처리 기반 인공 고통 신호 생성 모식도
촉각의 고통신호 생성을 모방한 인공센서 및 신호처리 기반 인공 고통 신호 생성 모식도

 


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