촉각 센싱 기술 개발…‘쌀 한 톨’ 무게 압력변화 감지도 가능

[산업일보]
로봇 기술의 발전이 나날이 고도화되고 있다. 사람 손끝의 촉감이 신경 시냅스를 통해 뇌에서 인지하듯이 로봇 손끝에 장착돼 실제 사람의 피부처럼 촉각을 느낄 수 있는 센싱 기술이 개발됐다.

과학기술정보통신부(이하 과기정통부) 산하 한국기계연구원(이하 기계연) 나노자연모사연구실과 DGIST(대구경북과학기술원) 김철기 교수 연구팀은 21일, ‘자기 시냅스가 결합된 원격 촉각 센싱 기술’을 개발했다고 밝혔다.

이번에 개발된 기술에는 사람의 손끝에서 뇌까지 중추신경계를 따라 촉감 신호가 전달되는 원리를 모사됐다. 연구팀은 로봇 손가락의 끝에 실리콘으로 된 접촉부를 만들고 센서까지 공압튜브로 연결해 접촉부에 촉각신호가 입력되면 얇은 공압튜브로 전달된 압력이 센서부의 자석을 움직이고 이 세기의 변화를 자기저항센서가 감지해 전기신호로 출력하는 원리를 적용했다.

이 기술은 접촉부와 센서부 사이가 물리적으로 떨어져 있는 원격방식이다. 접촉부에서 직접 센싱을 하지 않기 때문에 접촉부에 사용된 유연 소재의 점탄성(점성과 탄성의 성질을 동시에 갖는 것)과 무관하게 안정적인 측정 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있다. 따라서 접촉부에 피부와 유사한 부드러운 소재를 써도 그 성질과 관계없이 정확한 값을 반복적으로 얻을 수 있다.

또한, 한의사가 진맥하듯이 손목의 맥박까지 감지할 수 있을 만큼 정밀하다. 실험결과 쌀 한톨의 무게와 같은 0.03g 수준의 압력변화까지 감지했다고 기계연은 전했다. 또, 습기와 열기 등 외부 환경 변화에 취약했던 전자센서 부분이 접촉부와 분리돼 있어 수중, 고온의 환경에서도 센서 작동이 가능해 기존 센서 기술의 한계를 극복했다는 평도 내려지고 있다.

한편, 이번 연구성과는 기계부터 재료, 전자, 물리, 화학까지 다양한 공학 분야의 전공자들이 머리를 맞댄 융합연구 성과라는 점에서 더욱 의미가 있다고 기계연은 전했다.

기계연 임현의 나노자연모사연구실장은 "원격 촉각 센싱 기술은 기존의 유연소재를 이용한 촉각센서에서 나타날 수 있는 문제를 해결한 기술"이라며 "바이오닉 암 또는 로봇에 적용하면 원전 사고 현장이나 물 속 등 기존 전자센서가 작동하기 어려운 극한 환경에서도 신뢰도 높은 촉감 정보를 확보할 수 있어 국민의 복지 향상과 안전에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.