한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 정재웅 전기 및 전자공학부 교수팀이 고감도·광범위 압력 감지를 모두 할 수 있는 로봇용 전자 피부를 개발했다고 27일 밝혔다. 인간 피부의 압력 감지 능력을 훨씬 뛰어넘는다.
전자 피부는 원격으로 감도와 외압 측정이 가능해 메타버스, 로봇 공학, 의료기기 등 다양한 산업에 활용할 수 있다. 전자 피부 핵심 기술인 압력 센서 민감도를 높이기 위해 많은 연구가 진행됐다.
하지만 개발된 고감도 압력 센서는 압력 감지 범위가 좁다. 이를 해결하기 위해 광범위 압력 감지 센서가 등장했으나 현저히 낮은 민감도를 보였다.
연구팀은 온도에 따라 민감도와 압력 감지 범위를 변화시킬 수 있는 가변 강성 압력 센서를 개발했다. 상황과 목적에 맞게 고감도 감지 모드와 광범위 압력 감지 모드를 손쉽게 전환할 수 있도록 설계했다.
센서 핵심 소재는 액체금속 중 하나인 갈륨으로, 금속이지만 미온(29.76도)에서 녹는 점을 가져 쉽게 고체·액체를 오간다. 연구팀은 갈륨 상태에 따라 센서 강성률이 변화하는 점에 기반, 민감도와 감지 범위 변화가 가능한 압력 센서를 제작했다.
미세 유체 기반 제작 방식으로 균일한 갈륨 미립자를 형성 및 활용해 압력 센서를 제작했고, 이를 통해 센서 간 균일성 및 재현성을 극대화하고 신뢰성 높은 대면적 전자 피부 제작을 가능하게 했다.
제작 전자 피부는 인간 피부와 비교해 97% 높은 민감도와 262.5% 넓은 압력 측정 범위를 보였다. 맥박·몸무게 측정 등 특성이 다른 모든 상황에 활용될 수 있다.
정재웅 교수는 “액체금속의 상변화를 활용한 이번 기술은 전자 피부를 넘어 상황과 목적에 맞게 전기·기계적 특성을 변환시킬 수 있는 다양한 다목적 전자기기, 센서, 로봇 기술 개발에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
김영준기자 kyj85@etnews.com
