인간보다 감각 뛰어난 인공전자피부 만들었다

포스텍 조길원 교수, 울산대 이승구 교수
84.4% 정확도로 물체 재질과 종류 구별
인간 피부 분류 정확도 62.2%보다 월등

POSTECH 조길원 교수팀이 개발한 인공전자피부. 인간 피부의 지문을 모방해 표면에 미세 주름을 가진 얇은 고분자 탄성체로 된 얇은 막을 만든 뒤, 그 막 속에 은나노와이어와 산화아연 나노와이어를 분산시켜 높은 신축성을 지니는 다감각 인공 전자 피부를 완성했다. POSTECH 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진인 인간의 손보다도 뛰어난 감각을 가진 인공 전자 피부를 개발했다. 이 인공 전자 피부가 물체의 종류와 재질을 동시에 정확하게 구별할 수 있다고 연구진은 설명했다.

포항공과대학교(POSTECH) 화학공학과 조길원 교수, 이기원 박사 연구팀은 울산대 화학과 이승구 교수와 함께 인간의 손가락 감각을 모방해 '인공 전자 피부' 개발에 성공했다고 2월 28일 밝혔다. 이 인공 전자 피부는 센서에서 수집한 정보만으로도 물체의 재질을 구별하는 정확도가 84.4%였다. 이는 인간 피부의 분류 정확도 62.2%보다도 훨씬 뛰어나다.

조길원 교수는 "인공 보철에 사용되는 다감각 센서, 소프트 로보틱스의 전자 피부, 가상현실(VR)과 증강현실(AR)의 휴먼-머신 인터페이스 등 다양한 분야에 두루 활용될 것"이라고 전망했다.

연구진은 개발된 인공 전자 피부를 로봇의 손에 부착시켜 물질을 구별하는 실험을 진행했다. 그결과 이 인공 전자 피부는 접촉하는 천연 소재, 세라믹, 금속, 합성 고분자 등의 다양한 물질을 구별했다. 동시에 거칠거나 끈적함, 딱딱함 등 물체의 질감까지도 구별했다. 또 인지 정확도 면에서 인간이 느끼는 피부 감각보다 뛰어났다.

지금까지 개발된 감각 센서는 단일 감각의 민감도를 높이거나 물체의 재질 정보만을 알아낼 수 있을 뿐 물체의 종류를 구별하기 어려웠다.

인간의 손가락은 압력, 인장, 진동 등 다양한 종류의 자극을 민감하게 인지한다. 이는 손가락 피부 표면에 존재하는 지문이 외부 자극의 크기를 증폭시키고, 피부 내부에 분포된 다양한 종류의 감각수용체가 이를 감지하기 때문이다.

POSTECH 조길원 교수팀이 개발한 인공전자피부. 이 전자 피부속의 센서는 압력, 인장, 진동 등의 자극에 따라 각각 다른 종류의 전기적 작동 메커니즘이 선택적으로 작용해 외부 자극을 구별할 수 있다. POSTECH 제공

연구진은 인간 피부의 지문을 모방해 표면에 미세 주름을 가진 얇은 고분자 탄성체로 된 얇은 막을 만들었다. 그 막 속에 은나노와이어와 산화아연 나노와이어를 분산시켜 높은 신축성을 지니는 다감각 인공 전자 피부를 완성했다.

인공 전자 피부 속 센서는 압력, 인장, 진동 등의 자극에 따라 각각 다른 종류의 전기적 작동 메커니즘이 선택적으로 작용해 외부 자극을 구별했다. 또한, 물체를 문지르면서 발생하는 복합적 전기 신호를 분석함해 접촉하는 물체의 종류와 재질을 동시에 구분했다.

이번 연구 성과는 최고 권위의 재료과학 분야 학술지인 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)'에 지난 9일 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자