망치로 내려쳐도 끄떡없는 로봇피부 활용 가능한 촉각센서

로봇의 피부로 활용할 수 있는 촉각센서가 개발됐다. 충격 흡수가 뛰어나고, 다양한 형태의 촉감을 구분할 수 있어 향후 3차원 컴퓨터 인터페이스나 로봇의 외피 등으로 쓰일 전망이다.

KAIST는 김정·박인규 교수(기계공학과) 공동 연구팀이 실리콘 고무와 탄소나노튜브(CNT)를 혼합한 복합재를 이용해 다양한 형태의 촉각을 구분할 수 있는 '촉각센터'를 개발했다고 2일 밝혔다.

촉각센서는 기계적 접촉을 측정할 수 있는 센서로, 사람의 촉각처럼 진동과 압력의 분포를 감지하는 데 사용된다.

현재 로봇 감각 기술은 시각과 청각 부분에서 인간의 능력에 근접하고 있지만, 촉각의 경우 환경 변화를 온몸으로 감지하는 사람의 피부 능력에 비해 많이 부족한 상황이다. 인간과 비슷한 기능의 피부를 로봇에 적용하려면 높은 신축성을 갖고 충격을 잘 흡수하는 피부센서 기술 개발이 필수적이다. 또 전기 배선을 통해 몸 전체에 분포된 많은 센서를 연결하는 기술도 해결해야 한다.

연구팀은 실리콘과 탄소나노튜브를 혼합해 사출성형방식을 이용해 3차원 평판형태뿐 아니라 3차원 곡면 형태를 가진 복합재를 만들었다. 이렇게 만든 복합재 표면에 전극을 설치해 전류를 흘려 생기는 전위차를 측정하는 '전기임피던스영상법(EIT)'라는 의료영상 기법과 결합, 넓은 영역에서 가해지는 다양한 형태의 힘을 전기 배선 없이 구분할 수 있도록 구현했다.

복합재로 만든 피부에 전기를 흘려준 뒤 특정 위치에 압력을 가하면 위치에 따라 저항값이 달라지게 되는데, 이를 기반으로 어느 위치에 어느 정도의 압력이 가해졌는지를 파악할 수 있도록 한 것이다.

특히 이 로봇 피부는 망치로 내려치는 수준의 강한 충격에 견딜 수 있으며, 센서의 일부가 파손돼도 파손 부위에 복합재를 채운 뒤 굳게 하면 다시 사용할 수 있다.

아울러 3D 프린터 등으로 만든 3차원 형상 틀에 넣어 쉽게 제작할 수 있으며, 기존 2차원 평판뿐 아니라, 3차원 곡면으로 제작할 수 있어 새로운 형태의 컴퓨터 인터페이스 개발에 적용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

김정 교수는 "인체에 바로 부착할 수 있고, 다차원 변형상태에 대한 정보를 제공할 수 있어 로봇피부를 포함한 소프트 로봇산업과 착용형 의료기기 분야에 기여할 것"이라고 말했다.

박인규 교수는 "기능성 나노 복합소재와 컴퓨터단층법의 융합을 통해 차세대 이용자인터페이스를 구현한 것으로, 충격흡수가 가능한 로봇의 피부와 촉각센서 등에 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이 연구결과는 네이처 자매지 '사이언티픽 리포트(지난달 25일자) 온라인판'에 실렸으며, 미래부의 중견연구자지원사업과 선도연구센터지원사업의 지원을 받아 이효상 박사과정 학생이 1저자로 참여했다.대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr