인간처럼 촉감 느끼는 '로봇 피부' 개발

KAIST 연구팀, 실리콘+탄소 결합 '촉각센서'

사람의 피부처럼 외부 충격이나 자극을 감지하고 재생도 가능한 ‘로봇 피부’기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

향후 의료용 기기 등에 광범위하게 활용될 것으로 보인다.

KAIST(총장 강성모) 기계공학과 김정, 박인규 교수 공동 연구팀은 실리콘과 탄소 소재를 활용해 로봇의 피부 역할을 할 수 있는 촉각 센서를 개발했다고 2일 밝혔다.

이 기술은 인간의 피부처럼 충격 흡수가 가능하면서 다양한 형태의 촉감을 구분할 수 있어, 향후 로봇의 외피로 사용할 수 있다.

촉각센터와 연결돼 반응하는 로봇 손

피부는 인체에서 가장 많은 부분을 차지하는 기관으로, 주요 장기를 외부 충격으로부터 보호하는 동시에 섬세한 촉각 정보를 신경계에 전달해 반응하도록 하는 중요 역할을 한다.

현재 로봇 기술은 시각, 청각 부분에서는 인간의 능력에 근접하고 있지만, 환경의 변화를 온몸으로 감지하는 촉각의 경우는 많이 부족한게 사실이다.

인간과 비슷한 기능의 피부를 로봇에게 적용시키기 위해서는 높은 신축성을 갖고 충격을 잘 흡수하는 피부 센서 기술과 함께 전기 배선을 통해 몸 전체에 분포된 많은 센서를 연결해야 한다.

연구팀은 이같은 문제를 해결하기 위해 실리콘과 탄소나노튜브(CNT)를 혼합해 복합재를 만들고, 이를 전기임피던스영상법(EIT) 이라는 의료 영상 기법과 결합했다. 이를 통해, 외부로부터 가해지는 다양한 형태의 힘을 전기 배선 없이도 구분할 수 있다. 특히 망치로 내려치는 수준의 강한 충격도 견딜 수 있으며 센서의 일부가 파손돼도 파손 부위에 복합재를 채운 뒤 경화시키면 재사용이 가능하다.

충격을 줘도 회복이 빠른 촉각센서

또한 3D 프린터 등으로 만들어진 3차원 형상 틀에 실리콘-나노튜브 복합재를 채워 넣는 방식으로 제작할 수 있다. 기존 2차원 평판 뿐 아니라 다양한 3차원 곡면으로 제작이 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 활용될 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 산업 및 착용형 의료기기 분야에 기여할 것”이라고 말했다.