포스텍은 신소재공학과 정운룡 교수·통합과정 김태영씨 연구팀이 UNIST 바이오메디컬공학과 김성필 교수·통합과정 김재훈씨 연구팀과 공동연구를 통해 사람의 피부처럼 바로 감각을 느낄 수 있는 전자 피부를 개발했다.
기존의 전자 피부는 센서에 구성된 많은 수의 픽셀에서 오는 전기 신호를 하나씩 차례대로 측정한 뒤에야 감각을 느낄 수 있었다.
이에 고밀도로 픽셀을 구성할 경우 모든 감각 픽셀을 측정하는 데 시간이 걸려 자극에 바로 반응하면서 높은 공간 해상도를 갖는 전자 피부를 만들어 내기가 어려웠다.
생체의 피부 감각 수용체는 외부에서 자극이 있을 때 전압 형태의 스파이크 신호 다발을 발생하고, 뇌에서 신호 패턴을 분석해 외부 자극을 인지한다.
공동 연구팀은 이 같은 생체 피부 감각계의 신호 발생과 인지 방법에 착안해 스파이크 신호를 스스로 발생하는 인공 감각 수용체를 개발해 모든 신호가 동시에 전송되고 실시간 분석이 가능한 전자 피부를 만들었다.
생체 신호 자체에는 위치에 대한 정보가 없기 때문에 동적인 외부 자극을 높은 해상도로 인지하기는 어렵다.
연구팀은 이 같은 생체 신호의 한계를 극복하기 위해 인공 스파이크 신호들을 특성화해 각 신호에 위치 정보를 포함할 수 있음을 최초로 제시했다. 이 전자 피부는 위치·동작 추적 등의 공간 정보, 속도·동적 접촉 영역 등의 시간 정보를 분석한다. 전자 피부의 모든 인공 수용체가 한 쌍의 측정 전극만으로 신호를 전송하기 때문에 기존의 전자 피부와 비교해 전극 구성이 매우 단순해졌다는 점이 특징이다.
이 기술을 실제 로봇에 적용한 결과, 인간처럼 외부 자극에 즉각 반응하는 기능을 확인할 수 있었다.
이 연구성과는 국제 학술지 ‘사이언스 로보틱스(Science Robotics)’ 최근 호에 게재됐다.
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