과학자들이 심리감각 전자 피부 기술을 개발했다

DGIST(대구경북과학기술원) 정보통신공학과 장재은 교수가 이끄는 연구팀은 새로운 유형의 심리감각 전자 피부 기술을 개발했다. 이 기술은 사람과 같은 방식으로 “찌르기”와 “뜨거운” 통증 감각을 감지할 수 있다. 이 연구는 휴머노이드 로봇 개발에 사용될 수 있으며, 특히 인공수지 사용자에게 프로스틱스 분야를 크게 개선할 수 있다.

이 개발은 인간이 특정 플랫폼에서 오감을 재현하려고 하는 경향을 따른다. 이것은 카메라와 TV와 같은 장치의 개발에 도움이 되었으며, 큰 사회적 영향을 미쳤다. 이제 과학자들은 아직 미래의 모방 기술인 촉각, 후각, 미각을 모방하려고 한다. 다음 모방 기술은 촉각 감지일 것이며, 현재의 촉각 연구자들은 물리적 모방 기술에 초점을 맞추고 있다. 이러한 기술은 로봇이 물체를 잡기 위해 사용하는 압력을 측정할 수 있다. 심리감각 촉각 연구, 즉 팀이 수행한 연구에서는 인간의 촉각 감각을 모방하는 방법에 초점을 맞춘다. 즉, 부드럽거나 거친 감각과 같은 감각이다. 심리감각 촉각 연구는 아직 초기 단계에 있지만, 큰 발전이 이루어지고 있다.

장재은 교수와 팀이 개발한 촉각 센서는 통증과 온도를 사람과 유사하게 감지할 수 있다. 이 연구는 MIT의 뇌과학 및 인지과학부의 문철 교수팀, 도쿄 대학의 정보통신공학과의 최지웅 교수팀, 로봇공학과의 최홍수 교수팀과 함께 수행되었다.

이 팀들은 더 단순화된 센서 구조를 개발할 수 있었으며, 압력과 온도를 동시에 측정할 수 있다. 이는 다양한 촉각 시스템에서 사용할 수 있으며, 센서의 측정 원리에 관계없이 사용할 수 있다.

연구팀은 아연산화물 나노와이어(ZnO 나노와이어) 기술에 중점을 두었다. 이 기술은 자가 전력 촉각 센서로 적용되었다. 압력을 감지하여 전기 신호를 생성하는 압전 효과를 이용하기 때문에 배터리가 필요하지 않다.

팀은 또한 동시에 적용된 온도 센서를 사용하여 하나의 센서로 두 가지 다른 작업을 수행할 수 있다. 팀은 폴리이미드 유연 기판에 전극을 배열하고 나노와이어를 성장시켰다. 그러면 압력에 의한 압전 효과와 온도 변화를 동시에 측정할 수 있다. 연구자들은 또한 압력 수준, 자극 영역, 온도를 사용하여 통증 신호의 생성을 판단하는 신호 처리 기술을 개발할 수 있었다.

정보통신공학과의 장재은 교수는 새로운 기술에 대해 말했다.

“우리는 미래형 촉각 센서 개발에 필요한 통증을 효과적으로 감지할 수 있는 핵심 기술을 개발했다. 나노 공학, 전자 공학, 로봇 공학, 뇌과학의 전문가들이 참여한 융합 연구의 성과로, 다양한 감각을 느끼는 전자 피부 및 새로운 인간-기계 상호작용에 널리 적용될 것이다. 로봇이 또한 통증을 느끼게 된다면, 우리의 연구는 로봇의 공격적인 경향을 제어하는 기술로 확장될 것이다. 이는 인공지능 개발의 위험 요소 중 하나이다.”

이 기술은 아직 초기 개발 단계에 있지만, 향후 인공지능 및 휴머노이드 개발에서 사용될 수 있을 것이다. 또한 프로스틱스와 전자 피부 분야의 현재 기술을 크게 개선할 수 있는 가능성이 있다. 이 기술은 인간의 부품을 모델링하려고 하는 인간의 부분과 매우 유사해질 수 있다.