저장장치 없이도 ‘접촉 순서’ 기억하는 촉각 센서 개발

[이데일리 김응열 기자] 별도의 저장장치 없이도 감지한 자극의 순서와 시간 간격을 기억하는 촉각 센서 기술이 개발됐다.

(왼쪽부터)고려대 기계공학부의 서병석 교수(제1저자), 노도원 석·박사통합과정(제1저자), 노스웨스턴대 기계공학과의 신치 첸(Xinqi Chen) 교수(교신저자), 고려대 기계공학부의 최원준 교수(교신저자). (사진=고려대)

고려대는 기계공학부의 최원준 교수와 서병석 교수 연구팀이 미국 노스웨스턴대학교와 함께 외부 메모리 장치 없이 시간 정보를 기록하는 촉각 센서를 개발했다고 28일 밝혔다.

촉각 센서는 물체와의 접촉에서 발생하는 물리적 신호를 전기 신호로 바꿔 위치와 압력 등 정보를 측정하는 센서다. 현재 로봇과 웨어러블 기기, 전자 피부 등에서 활용되고 있다.

기존 촉각 센서는 주로 접촉 위치와 같은 ‘공간 정보’만을 측정한다. 접촉의 순서나 시간 간격 등 ‘시간 정보’는 따로 측정하지 않아 시간 정보는 외부 회로와 메모리 장치를 통해 별도 처리하고 있다.

연구팀은 이를 개선하기 위해 두 개의 절연체가 접촉한 소자에 기계적 자극만을 가해 ‘유사 전도성(MSPC) 채널’을 형성했다. 자극이 주어지면 일시적으로 전기가 통하는 통로가 만들어져 이를 통해 전기 신호를 전달하는데 점차 시간이 지나면 이 통로는 자연적으로 소멸한다. 이러한 MSPC 채널의 특성(휘발성)을 이용해 접촉이 발생한 시점을 역산하고 이를 기록하는 것이다.

이 과정에서 필요한 두 개의 절연체는 연구팀이 개발한 ‘MSPC 유리도 지수(MFI)’로 도출할 수 있다. 해당 지표는 물질 고유의 전기적 특성 등을 종합적으로 분석해 MSPC 채널 형성 조건을 정량적으로 분석하고 예측하는 지표다.

시간 정보를 기억하는 촉각센서는 특히 웨어러블 기기나 전자 피부 분야에서 활용도가 높을 전망이다. 접촉 위치는 물론 접촉 순서와 시간 간격까지 인식하므로 기존 패턴 기반 인증을 넘어선 보안·인증 시스템 분야에서도 쓰일 수 있다.

최원준·서병석 교수 연구팀은 “이번 촉각 센서 기술은 구조가 단순하며 에너지 효율성이 높아 경량화·저전력화에 유리하다”며 “향후 스마트시티, 로봇, 국방 등 다양한 첨단 산업 분야로 확장될 수 있다”고 말했다.