KAIST(총장 강성모)는 기계공학과의 김정 교수와 박인규 교수 공동연구팀이 실리콘과 탄소 소재를 활용해 로봇의 피부 역할이 가능한 촉각센서를 개발했다고 2일 밝혔다.

피부는 인체에서 가장 많은 부분을 차지하는 기관이다. 사람의 장기를 외부 충격으로부터 보호하는 동시에 섬세한 촉각 정보를 측정하고 구분해 신경계에 전달하는 역할을 한다.

현재 로봇 감각 기술은 시각, 청각 부분에서는 인간의 능력에 근접하고 있다. 하지만 촉각은 환경 변화를 온몸으로 감지하는 피부 능력에 비해 많이 부족한게 사실이다.

인간의 피부와 비슷한 기능을 로봇에게 적용하기 위해서는 신축성을 갖고 충격을 잘 흡수하는 피부 센서 기술이 필수다. 전기배선을 통해 몸 전체에 분포된 많은 센서를 연결하는 기술도 해결해야 할 문제다.

연구팀은 실리콘과 탄소나노튜브(CNT)를 혼합해 복합재를 만들고 이를 전기임피던스영상법(EIT)이라는 의료 영상 기법과 결합시켜 내부 저항 분포를 계산했다. 저항값을 통해 촉각 센서로 사용이 가능함을 확인하고 넓은 영역에 가해지는 다양한 형태의 힘을 전기 배선없이 구분할 수 있는 기술을 개발했다.

개발된 로봇 피부는 망치로 내려치는 수준의 강한 충격도 견딜 수 있다. 센서의 일부가 파손돼도 파손 부위에 복합재를 채운 뒤 경화시키면 재사용 가능하다.

또 3D 프린터 등으로 만들어진 3차원 형상 틀에 실리콘-나노튜브 복합재를 채워 넣는 방식으로 제작할 수 있다. 기존 2차원 평판 뿐 아니라 다양한 3차원 곡면으로 제작 가능해 새로운 형태의 컴퓨터 인터페이스도 개발할 수 있다.

이 기술은 다른 형태의 위치나 크기 등을 촉각적으로 구분할 수 있고 충격 흡수가 가능한 로봇의 피부, 3차원 컴퓨터 인터페이스, 촉각 센서 등에 적용 가능할 전망이다.

김정 교수는 "신축성 촉각 센서는 인체에 바로 부착 가능할 뿐 아니라 다차원 변형상태에 대한 정보를 제공할 수 있다"며 "로봇 피부를 포함한 소프트 로봇 산업과 착용형 의료기기 분야에 기여할 것"이라고 말했다.

박인규 교수는 "기능성 나노 복합소재와 컴퓨터단층법의 융합을 이용해 차세대 유저인터페이스를 구현한 것이다"고 연구의의를 설명했다.

한편 이번 연구는 1저자 이효상 박사과정 외 권동욱, 조지승 연구원의 공동연구로 진행됐다. 미래창조과학부 이공분야 기초연구사업(중견연구자 지원사업)과 초정밀 광기계기술 연구센터(선도연구센터지원사업)의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트(Scientific Report)' 1월 25일자 온라인 판에 게재됐다.