▲ 기계연에서 제작한 실시간 다중 촉각 감지 시스템

국내 연구진이 로봇이나 웨어러블 기기 등 촉각 정보가 필요한 곳에 사람의 피부처럼 여러 촉각을 동시에 느낄 수 있는 촉각 감지 시스템을 세계 최초로 개발, 제조업 공정 자동화 시스템과 일상생활 속 로봇, 맞춤형 의수 등에 활용될 것으로 기대된다.

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 류석현, 기계연)은 나노융합장비연구부 임현의 연구부장 연구팀이 사람의 피부처럼 실시간으로 촉각 정보를 제공하는 실시간 다중 촉각 감지 시스템을 개발했다고 밝혔다.

사람의 피부에서 다양한 종류의 촉감을 감지해 뇌로 전달하는 원리를 모사한 다중 촉각 감지 시스템은 4개의 촉각센서와 신호처리, 전달, 분석을 담당하는 모듈로 구성되어 있다. 다양한 촉각과 표면의 질감을 식별하고 이를 바탕으로 복잡한 동작을 구분할 수 있다. 이 시스템을 통해 온열감, 표면 거칠기, 미끄럼 감지 등 사람의 피부와 같은 촉감을 느낄 수 있다.

촉각 감지 시스템은 3D 프린팅 기술을 이용해 구부러지기 쉬운 유연한 형태의 전극을 만들어 전자 모듈부의 FPCB(Flexible Printed Circuit Board)와 연결해 온도와 진동, 전단력, 수직 압력을 감지하는 4가지 촉각센서의 신호처리를 손쉽게 전달할 수 있다.

FPCB는 유연한 소재를 사용하여 제작된 인쇄회로 기판으로, 단단한 기판과는 달리 다양한 형태로 구부러질 수 있는 특징을 갖고 있으며, 특히 전자제품에서 공간을 절약하고 복잡한 디자인이 가능해 제품의 성능과 효율성을 향상시킬 수 있다.

기존 연구에는 다양한 형태의 촉각을 감지하기 위해서 여러 외부 측정기와 분석 장비를 사용했으나, 부피가 크고 시스템 구성이 복잡해 착용형 기기나 로봇 등에 적용하기 어려웠다.

반면, 이번에 개발된 시스템은 4개의 촉각센서를 얇게 겹겹이 수직으로 쌓아놓고 해당 신호를 변환과 전달, 분석하는 모듈 정보를 동시에 받을 수 있도록 개발되어, 가볍고 단순한 형태로 실제 로봇이나 착용형 기기에 적용할 수 있다.

임현의 연구부장은 “실시간 다중 촉각 감지 시스템은 사람의 감각 시스템을 모사하여 여러 감각을 동시에 느낄 수 있고, 기존 센서의 복잡한 신호처리나 감지 시스템으로 인해 나타나는 문제를 해결한 기술이다. 로봇이나 웨어러블 기기, 의수에 적용하면 제조업이나 환자 재활 운동 등에 활용할 수 있어 국민의 복지 향상과 안전에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 지원 ‘바이오닉암메카트로닉스 융합연구사업’ 및 기계연 기본사업 ‘나노기반 옴니텍스(Omni-TEX) 제조 기술 개발’ 과제의 지원을 받아 수행됐다. 또한 이번 관련 연구성과는 유수의 저널인 Soft Robotics (IF: 7.9)에 발표했다.