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나노스프링 기반 인공 지문, 99.8% 정확도 촉각 구현

나노스프링, 기존 고분자 물질보다 탄성과 압력 우수
시스템 분야 및 의족·의수·인공피부 등에도 적용 가능

정민주 기자 (minju0241@ebn.co.kr)

등록 : 2018-11-07 16:59

우리는 어떤 물건을 구매하기 전, 혹은 관심을 둘 때 대상을 손으로 만져보곤 한다. 이를 통해 미세한 차이까지도 구분해낸다.

이는 물체를 문지르거나 접촉할 때 손가락에 있는 돌기 모양의 지문에 압력과 진동이 가해지기 때문에 가능하다.

그동안 관련업계에서는 인간처럼 촉감을 구별할 수 있는 로봇이나 인공 피부를 실현하기 위해 고군분투했다. 핵심은 사람처럼 '압력과 진동' 모두에 민감하게 반응하는 인공 지문 센서를 개발하는 것이었다. 이에 압력 소자를 만들기 위한 연구가 진행됐다.

그동안 압력을 감지하는 소재로 주로 사용된 고분자 물질은 '진동'에 민감하게 반응하지 못한 것으로 나타났다.

POSTECH(포항공대) 연구팀은 "고분자 물질은 진동 부분이 약하게 나타나 물체의 미세한 질감 정보를 전달하는데 한계가 있었다"고 밝혔다.

이런 한계를 극복한 새로운 기술이 개발됐다.

POSTECH 신소재공학과 김종규 교수 연구팀과 한양대 전자컴퓨터통신공학과 박완준 교수 연구팀은 공동연구를 통해 전도성 무기물질인 '인튬 주석 산화물(Indium Tin Oxide)' 나노스프링을 개발했다. 이는 사람처럼 민감하고 정확하게 촉각 감응을 구현하는 센서다.

나노스프링 집합체는 탄성이 우수해 압력에 강한 것으로 알려졌다. 또한 경사각증착법으로 제작돼 유연한 기판위에 형성시킬 수 있다. 유연성과 신뢰성이 동시에 확보된 센서인 것이다.

연구팀은 "나노스프링 기반 압력 센서 밑에 인공 지문 패턴을 결합시켜 접촉하는 물체의 질감 정보를 효율적으로 감지할 수 있는 인공 지문을 구현했다"고 말했다.

이로써 8개의 서로 다른 섬유를 99.8% 정확도로 구분하는 데 성공한 것으로 알려졌다. 인공 지문 센서에 복잡한 패턴의 섬유를 문지른 후 머신러닝 기법으로 데이터를 분석했다.

이 기술은 스마트 센서나 보안 등 시스템 분야 및 의족·의수·인공피부·로봇 분야 등에도 적용 가능하다.

김종규 교수는 "인간의 촉감에 비견할만한 센서를 소재와 나노구조의 조합을 통해 구현했고, 머신러닝 기법을 이용해 다양한 물체의 촉감을 더 정확하게 구분해 낼 수 있게 됐다"고 전했다.
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