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스마트폰보다 음성 인식 잘 하는 인공전자피부

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2015년 11월 01일 18:00 프린트하기

고현협 UNIST 나노생명화학공학부 교수. - UNIST 제공
고현협 울산과학기술원(UNIST) 나노생명화학공학부 교수. - UNIST 제공
손가락의 지문은 물체를 잡을 때 미끄럼을 방지해 줄 뿐만 아니라 미세한 질감을 느끼게 해 준다. 국내 연구진이 이런 손가락의 피부 구조를 모사해 인공전자피부를 개발했다.

 

고현협 울산과학기술원(UNIST) 나노생명화학공학부 교수와 이헌상 동아대 화학공학과 교수 공동 연구팀은 손처럼 미세한 압력과 질감, 진동, 온도를 감지하고 소리까지 듣는 생체모사 인공전자피부를 개발해 ‘사이언스’ 자매지 ‘사이언스 어드밴스(Science Advances)’ 10월 30일 자에 발표했다.

 

이 인공전자피부는 물방울이 손등에 떨어질 때 생기는 약한 압력이나 작은 온도 변화를 잡아낼 뿐만 아니라 소리까지 인식할 수 있다.

 

우리가 손으로 압력과 온도, 진동 등을 감지할 수 있는 것은 피부 아래에 있는 감각 수용기 덕분이다. 표피 아래에는 돔 모양의 돌기가 올록볼록하게 올라와 있는데, 이 부분이 촉각 신호를 증폭시켜 감각을 더 예민하게 만들어 준다. 이런 돔 모양의 볼록한 부분은 위아래로 마주보며 서로 맞물려 있다.

 

인공전자피부는 인체 손가락 피부 구조와 기능을 모사해 다양한 물리적 신호를 감지한다. 이 그림은 로봇에 인공전자피부를 적용할 수 있음을 도식적으로 나타내고 있다. - UNIST 제공
인공전자피부는 사람의 손가락 피부 구조와 기능을 모사해 다양한 물리적 신호를 감지한다. 그림은 로봇에 인공전자피부를 적용할 수 있음을 나타낸 모식도. - UNIST 제공

 

연구팀은 이 점에 착안해 전도성 고분자 복합소재 필름에 돔 모양의 돌기를 만들었다. 그리고 볼록한 부분끼리 서로 맞물리도록 필름 두 장을 포갰다. 여기에 지문처럼 굴곡진 표면을 가진 인공지문 패턴을 입혀 기계적 촉각뿐만 아니라 기존 촉각센서로는 감지할 수 없었던 미세한 표면의 거칠기까지 감지할 수 있도록 만들었다.

 

또 연구팀은 온도와 압력에 따라 저항이 변하는 특성을 이용해 온도에 따른 맥박 변화를 파악할 수 있도록 했다. 전자피부에 기계적 변형이 생기면 전기 쌍극자 모멘트를 만들어 높은 진동수의 소리를 감지할 수 있는 기능도 더했다.

 

연구팀이 만든 인공전자피부의 모습. 얇은 필름으로 제작돼 휘어질 수 있을 정도로 유연하다. - UNIST 제공
연구팀이 만든 인공전자피부. 얇은 필름으로 제작돼 잘 휘어지는 등 유연하다. - UNIST 제공

연구팀은 이번에 개발한 인공전자피부가 가상 촉각기술, 보안 기술, 산업용 센서 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대하고 있다.

 

논문의 제1 저자인 박종화 UNIST 에너지공학과 연구원은 “이번에 개발한 인공전자피부는 소리로 인한 진동 변화를 감지해 스마트폰보다 더 정확하게 음성을 인식할 수 있다”며 “청각장애인을 돕는 기술로도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

 

고 교수는 “새로운 인공전자피부의 특성을 활용하면 촉각뿐 아니라 온도, 표면질감, 소리까지 동시에 감지할 수 있다”며 “향후 로봇 피부, 웨어러블 소자, 의수 보철기, 건강진단, 음성인식 등에 활용할 수 있는 중요한 소재가 될 것”이라고 밝혔다.

 

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