고려대, 외부 메모리 덜어낸 '초경량·저전력' 촉각 센서 구현

[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 국내 연구진이 외부 전력과 회로를 최소화한 촉각 센서를 개발함에 따라, 향후 로봇 및 웨어러블 기기의 초경량·저전력화가 가속화될 전망이다.

고려대는 기계공학부 최원준·서병석 교수 연구팀이 미국 노스웨스턴대학교와 공동 연구를 통해, 별도의 외부 메모리 장치 없이 시간 정보를 기록하는 촉각 센서를 개발했다고 28일 밝혔다.

로봇이나 웨어러블 기기·전자 피부 등 다양한 분야에서 활용되고 있는 기존의 촉각 센서는 주로 접촉 위치와 같은 '공간 정보'만을 측정한다.

때문에 접촉의 순서나 간격과 같은 '시간 정보'는 외부 회로와 메모리 장치를 통해 별도로 처리해야 했다. 특히 유연하면서도 생체에 적합한 고분자 기반 촉각 센서는 전기 신호 전달을 위해 별도의 전도성 물질이나 전극 구조를 갖춰야만 하는 한계가 있었다.

이를 해결하고자 연구진은 두 개의 절연체가 접촉한 소자에 기계적 자극만을 가해 '유사 전도성(MSPC) 채널'을 형성했다. 자극이 발생하면 일시적으로 만들어진 전기 통로를 통해 신호를 전달하는 것으로, 시간이 지나면 통로는 자연적으로 소멸한다.

연구진은 이러한 '휘발성'을 역으로 활용해, 채널의 소멸 정도로부터 접촉 시점을 역산해 내는 방식으로 시간 정보를 센서 내부에 직접 기록하는 데 성공했다.

아울러 연구진이 개발한 'MSPC 유리도 지수(MFI)'를 통해 이 과정에서 필요한 두 개의 절연체를 도출할 수 있다. 이는 물질 고유의 전기적 특성 등을 분석해 MSPC 채널 형성 조건을 정량적으로 예측하는 지표로, 이를 통해 도출된 소재 조합이 신호 전달 과정에서 효과적으로 작동함을 최종 확인했다.

연구진은 "구조가 단순하고 에너지 효율성이 높아 경량화 및 저전력화에 유리하며, 외부 전력 공급이 어려운 사물인터넷(IoT) 센서 및 자가구동 시스템에도 적용할 수 있다"며 "향후 스마트시티·로봇·국방 및 다양한 첨단 산업 분야로의 확장이 기대된다"고 밝혔다.

한편 이번 연구는 한국 국방과학연구소, 한국연구재단, 한국산업기술평가관리원의 사업 지원을 통해 수행됐으며, 연구 성과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)' 온라인에 지난 22일 게재됐다.


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