한국전자통신연구원, 고무 형태의 압력센서 개발로 신경조직 대체 가능성 열다
최첨단 의수(義手)나 의족(義足)을 실제 손과 발처럼 만들기 위해서는 인간의 신경조직과 같은 센서가 필요하다. 특히 압력을 느낄 수 있도록 하는 센서는 가장 중요한 부품 중 하나다. 국내 연구진이 고무형태의 압력센서 개발해 사람의 신경조직을 대체할 수 있는 기술 개발에 다가가 주목된다.
한국전자통신연구원(ETRI) 소재부품원천연구본부 신소자연구그룹은 1cm x 1cm 크기의 고무형 압력 및 변형 복합센서를 만들었다. 이 센서는 수천 번 구부리거나 늘려도 높은 재현성을 갖고 기존 센서보다 10배 이상 높은 민감도를 갖는다. 연구진은 이미 4000번 이상의 압력 변화를 반복하는 실험을 진행했으며 성능저하가 없다고 밝혔다. 이번에 만든 센서는 테스트용으로 추후 크기는 조정이 가능하다.
연구진은 일단, 장갑용이나 손가락에 적용 가능하도록 만든다는 계획이다. 손가락 등에 붙여 작은 압력 반응에도 민감도를 극대화할 계획이다.
이번 센서는 면적이나 길이가 변함에 따라 저항이 변하는 저항형 센서 방식을 사용해 압력 변화에 따른 반응을 높이는 데 중점을 뒀다. 사람의 피부에 적용하기 위해 피부와 이질감이 적은 소재를 찾는데도 심혈을 기울였다. 탄성이 좋고 인체에 무해한 고무형 재질인 ‘에코플렉스(Ecoflex)’를 선택했다.
센서 기술은 3차원 그래핀 기술을 이용했다. 이 기술은 스펀지 형태와 비슷해 손으로 눌렀다 떼면 길이나 면적 변화를 알 수 있다. 그래핀 스펀지에 에코플렉스를 결합시켜 높은 민감도를 가지면서 유연한 고무형 센서를 만들 수 있게 됐다. 고무형으로 제작해 가격이 낮고 피부 등에 쉽게 붙일 수 있어 상용화에 유리한 것이 특징이다.
연구진은 이 센서가 향후 의수나 의족, 로봇에 적용 가능하고 병원의 재활치료에도 크게 유용할 것으로 기대된다. 특히 재활치료의 경우 환자의 몸에 센서를 붙여 회복 정도를 정량적으로 분석가능 하도록 도와줄 것으로 기대한다.
자동차 기술에도 활용이 가능하다. 차량 시트에 본 센서를 붙여 활용하면 운전자의 습관을 쉽게 파악할 수 있다. 장시간 운전 시 나타나는 특유의 질병이나 근·골격계 질환의 원인을 알 수 있다.
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