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손보다 뛰어난 감각을 가진 ‘전자 피부’ 개발

박영재 기자 | 기사입력 2021/02/23 [14:06]
종합뉴스
교육/환경
손보다 뛰어난 감각을 가진 ‘전자 피부’ 개발
기사입력: 2021/02/23 [14:06] ⓒ 브레이크뉴스 대구경북
박영재 기자
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【브레이크뉴스 경북 포항】박영재 기자=인간의 손보다 더 뛰어난 감각을 가진 인공 전자 피부가 개발됐다.

 

▲ 연구진. 좌측부터 POSTECH 조길원 교수, 이기원 박사, 울산대 이승구 교수  © POSTECH


POSTECH(포항공과대학교. 총장 김무환)은 화학공학과 조길원 교수, 이기원 박사 연구팀이 울산대 화학과 이승구 교수와 공동 연구를 통해 인간의 손가락 감각을 모사하여 접촉하는 물체의 종류와 재질을 동시에 구별할 수 있는 ‘인공 전자 피부’ 개발에 성공했다고 23일 밝혔다.

 

지금까지 개발된 다(多)감각 센서는 단일 감각의 민감도를 높이거나 물체의 재질 정보만을 알아낼 수 있을 뿐 물체의 종류를 구별하기는 어려웠다.

 

연구팀은 인간 피부의 지문을 구조적으로 모사하여 표면에 미세 주름을 가진 얇은 고분자 탄성체 박막을 만들고, 그 속에 은나노와이어와 산화아연 나노와이어를 분산시켜 높은 신축성을 지니는 다감각 인공 전자 피부를 구현했다.

 

▲ 모식도 및 실제 개발된 인공 전자 피부 구조  © POSTECH


개발된 센서 소자는 압력, 인장, 진동 등의 자극에 따라 각각 다른 종류의 전기적 작동 메커니즘이 선택적으로 작용하여 외부 자극을 구별했다. 또한, 물체를 문지르면서(드래깅, Dragging) 발생하는 복합적인 전기 신호를 분석함으로써 접촉하는 물체의 종류와 재질을 동시에 구분했다.

 

연구팀은 개발된 인공 전자 피부를 로봇의 손에 부착시켜 접촉하는 천연 소재, 세라믹, 금속, 합성 고분자 등의 다양한 물질을 구별할 수 있음을 확인했다. 동시에 거칠거나 끈적함, 딱딱함 등 물체의 질감도 구별할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 또 인지 정확도 면에서 인간이 느끼는 피부 감각보다 뛰어났다.

 

POSTECH 조길원 교수는 “개발된 인공 전자 피부는 물체의 종류와 재질을 동시에 정확하게 구별하여 인지할 수 있다”며 “인공 보철에 사용되는 다감각 센서, 소프트 로보틱스의 전자 피부, 가상현실(Virtual reality, VR)과 증강현실 (Augmented reality, AR)의 휴먼-머신 인터페이스 등 다양한 분야에 두루 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

 

과학기술정보통신부 글로벌프론티어사업 ‘나노기반 소프트일렉트로닉스 연구단’ 지원으로 수행한 이번 연구 성과는 최고 권위의 재료과학 분야 학술지인 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’지 최신 호 논문으로 게재됐다.

  

<아래는 구글번역기로 번역한 기사 전문이다.>

 

 Development of'electronic skin' with superior sense than hand


【Break News, Pohang, Gyeongsangbuk-do】 Reporter Seong-Hyun Lee = An artificial electronic skin with a sense of superiority to the human hand has been developed.

 

POSTECH (Pohang University of Science and Technology. President Moo-Hwan Kim) is a'artificial engineer' that can simultaneously distinguish the types and materials of objects in contact by simulating the sense of human fingers through joint research by Professor Gilwon Cho and Dr.Kiwon Lee of the Department of Chemical Engineering It announced on the 23rd that it has successfully developed'electronic skin'.

 

The multi-sensory sensor developed so far can increase the sensitivity of a single sense or find out only the material information of an object, but it has been difficult to distinguish the type of object.

 

The research team made a thin polymeric elastomer thin film with fine wrinkles on the surface by structurally simulating the fingerprints of human skin, and dispersing silver nanowires and zinc oxide nanowires in it to realize a multi-sensory artificial electronic skin with high elasticity.

 

The developed sensor element distinguishes external stimuli by selectively acting different types of electrical operating mechanisms according to stimuli such as pressure, tension, and vibration. In addition, by analyzing complex electrical signals generated while rubbing the object (dragging), the types and materials of the object in contact were identified at the same time.

 

The research team confirmed that a variety of materials such as natural materials, ceramics, metals, and synthetic polymers that come into contact by attaching the developed artificial electronic skin to the robot's hand can be identified. At the same time, it was found that the texture of objects such as rough, sticky, and hard can be distinguished. In addition, it was superior to the skin sensation felt by humans in terms of cognitive accuracy.

 

Professor Gilwon Cho of POSTECH said, “The developed artificial electronic skin can accurately distinguish and recognize the type and material of an object at the same time.” “Multi-sensory sensors used in artificial prosthetics, electronic skin of soft robotics, virtual reality (VR) ) And augmented reality (AR) human-machine interface.

 

This research achievement, supported by the “Nano-based Soft Electronics Research Group,” for the Global Frontier Project of the Ministry of Science, ICT, and Communication, was published in the latest issue of “Advanced Science,” the most prestigious material science journal.

브레이크뉴스 대구경북 본부장입니다. 기사제보: noonbk053@hanmail.net
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