센서와 액츄에이터가 통합된 인공 피부 기술, 의료 재활 분야 및 가상 현실 분야 시장 선도 예상
(AI타임스=김영하 기자) 미세한 촉각까지 구현시켜줄 수 있는 센서와 액츄에이터가 통합된 '인공 피부 (Artificial Skin)'가 개발됨에 따라 의료 재활 분야 및 가상 현실 분야에 다양하게 접목될 것으로 보인다.
실리콘과 전극으로 만들어진 부드럽고 유연한 인공 피부를 개발하기 위해, '스위스 연방공대(EPFL)'와 '소프트 바이오전자 인터페이스 연구소 (LSBI)'의 연구원들이 힘을 모았다.
Soft Robotics에 따르면, ‘부드러운 센서’와 ‘부드러운 액츄에이터’로 구성된 피부 시스템은 △인공 피부가 착용자 손목 형태에 따라 맞춰 정확하게 착용되게 하며, △압력과 진동 형태로 촉각 피드백을 제공하며, △변형 센서는 피부 변형을 지속적으로 측정한 후 △햅틱 피드백을 실시간 조절하여, △가능한 사실적 촉각을 구현할 수 있도록 구현한다.
청각, 시각과 더불어 '촉각' 또한 주변 세계를 인식하고 상호 작용하는데 중요한 역활을 하며, 햅틱 피드백 (Haptic Feedback) 이라고도 하는 촉각을 재현 할 수 있는 기술은 의료 재활 및 가상 현실과 같은 애플리케이션을 위한 '인간-컴퓨터' 및 '인간-로봇 인터페이스'의 교류를 크게 향상시킬 수 있다.
이번 연구를 기재한 하샬 소나르(Harshal Sonar)는 "센서와 액츄에이터가 모두 통합된 완전히 부드러운 인공 피부를 개발한 것은 이번이 처음이며, 사용자가 느끼는 진동 자극을 정확하고 안정적으로 조절할 수 있는 폐쇄 루프 제어 (Closed-Loop Control)가 가능하게 해준다."라고 말했다.
또한 그는 의료분야에서 살펴본다면, 환자의 자기 수용 감각 (Proprioception) 을 테스트하는 부분을 가능하게 해줄 것으로 보여, 웨어러블 애플리케이션 분야의 가장 이상적인 제품으로 사료된다고 덧붙였다.
실리콘 층 사이에 햅틱 적용
인공 피부는 공기를 주입하여 부풀릴 수 있는 멤브레인 층 (Membrane Layer) 을 형성하도록 하는 부드러운 공압식 액추에이터를 포함하고 있다.
액추에이터는 다양한 압력 및 주파수 (초당 최대 100 impulse 또는 100Hz)에 맞춰 조정할 수 있다. 피부는 멤브레인 층이 빠르게 팽창하거나 수축할 때 진동하며, 센서 층은 멤브레인 층 위에 위치하여 액체-고체 갈륨 혼합물 (Liquid-Solid Gallium Mixture)로 만들어진 부드러운 전극을 포함하고 있다.
이러한 전극은 피부의 변형을 연속적으로 측정하여 마이크로 컨트롤러로 데이터를 전송하는데, 전송된 데이터 피드백을 사용하여 착용자의 움직임과 외부 요인의 변화에 대응하여 착용자에게 전달되는 감각을 미세 조정한다.
특히 매력적인 부분은 인공피부가 원래 길이의 4배로 최대 100만번까지 늘렸다 줄였다 할 수 있다는 점이며, 이러한 강점은 실제 적용될 수 있는 애플리케이션이 무수하다는 것을 의미하다. 현재 연구원들은 사용자들의 손가락에 인공 피부를 착용 시켜 지속하여 관찰하며 성능 개선을 하고 있다.
소나르는 "인공 피부의 다음 도전은 재활 분야 및 가상/증강 현실의 애플리케이션을 위해 완전히 착용 할 수 있는 프로토 타입을 개발하는 것"이라며 "이 프로토 타입은 신경 과학 연구 분야에서 인체를 자극하는데 사용될 수 있으며, 자기 공명 실험(Magnetic Resonance Experiments) 에서 뇌 활동을 연구에 적용 가능하다"라고 말했다.
한편 여러 기업 및 기관이 ‘무전원 초정밀 인공 피부 센서’, ‘피부처럼 섬세한 센서’, ‘실제 피부와 99% 유사한 인공피부 센서’ 등으로 경쟁하고 있는 가운데, ‘센서와 액츄에이터가 통합된 인공 피부 기술’이 의료 재활 분야 및 가상 현실 분야에서 시장을 선도할 수 있을지 귀추가 주목된다.
【에이아이타임스 aitimes 에이아이타임즈】
무단전재 및 재배포 금지
기사제보 및 보도자료 news@aitimes.com