휘거나 말아도 되는 얇고 투명한 촉각센서가 개발됐다. 특히 이번에 개발된 센서는 압력 측정까지 가능해 차세대 플렉시블 디스플레이 시장의 판도가 바뀔 것으로 전망된다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 휘어지고 힘의 세기까지 측정 가능한 투명 촉각센서를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.
이 센서는 투명할 뿐 아니라 두께가 머리카락보다 가는 50㎛ 수준으로, 유연성이 좋아 아무데나 쉽게 붙일 수 있다.
ETRI는 이 촉각센서에 대해 투명한 필름 내에 눈에 보이지 않는 빛이 지나가는 길을 만들고, 필름 외부에서 접촉이 가해지면 빛이 지나가는 경로가 바뀌는 원리라고 설명했다.
따라서 투명한 비닐(플라스틱)의 표면 위나 아래가 아닌 얇은 두께 방향으로 빛이 들어가기 때문에 휘더라도 빛이 외부로 새나가지 않고, 비닐 밖에서 힘을 가할 경우 지나던 빛이 다른 방향으로 지나가게 되며 이러한 빛의 변화를 비닐의 끝에서 측정한다고 설명했다. 이때 빛은 사람의 눈에 보이지 않는 적외선을 사용한다.
로봇 인공피부 등 다방면 활용 기대
ETRI가 개발한 촉각센서는 실제 투명한 비닐처럼 접촉부위에 전기전자적 요소가 전혀 없다. 따라서 센서를 구부리거나 비틀더라도 신호에 영향을 주지 않는다.
특정부위를 누를 경우에만 반응하되 반지름 1.5㎜ 수준의 막대에 감긴 상태에서도 정상 동작하며, 심지어 물속에서도 이상 없이 반응한다.
여러 점을 동시에 손가락으로 누를 때도 누르는 위치와 힘의 세기를 한 번에 측정하는 멀티터치 인식도 가능하다.
또한 센서가 얇은 비닐처럼 유연한 덕분에 딱딱하거나 무른 곳, 부드러운 곡면에도 쉽게 부착될 수 있으며, 피부에 직접 부착하는 것도 가능하다.
개발된 센서는 굽힘 조건에도 안정될 뿐 아니라 얇은 두께와 90%의 광투과도를 가지므로 휘거나 둘둘 말 수 있는 플렉시블 디스플레이 기기의 터치스크린으로 사용되기에 매우 적합하다.
또한 착용하거나 입을 수 있는 웨어러블 기기에 부착하기에도 용이하다. 따라서 로봇 등에 부착할 경우 ‘인공피부’와 같은 센서로도 활용이 가능하다.
ETRI 연구진은 “본 기술을 로봇에 적용할 경우, 표면의 특성까지 느끼면서 섬세한 힘 조절이 가능한 로봇 손을 만들 수 있을 것”이라고 설명했다.
연구책임자인 경기욱 투명소자 및 UX창의연구센터장은 “본 연구는 전자공학, 기계공학, 광학, 재료공학 등 다양한 분야 전문가들의 아이디어를 융합함으로써 이룰 수 있었던 새로운 연구성과”라고 말했다.
ETRI측은 이번 촉각센서와 관련해 3건의 우수국제학술지에 논문을 발표했으며, 특히 관련분야 최고 권위학술지 중 하나인 ‘어드밴스드 머티어리얼스(Advanced Materials)誌’ 온라인에 게재됐다. 아울러 ‘투명하고 유연한 압력분포 센서 기술’ 등 8건의 국내·외 관련 특허도 출원했다.
ETRI 창의연구실 프로그램을 총괄하는 손승원 창의미래연구소장은 “융합형 ICT 창의연구 확대해 미래 신산업 시대를 대비한 선도 기술을 지속적으로 확보해 갈 것”이라고 말했으며, ETRI는 본 기술을 디스플레이관련 업체나 필름형 압력센서 관련 업체 등에 기술이전 한다는 계획으로, 산업체와 협력을 통해 향후 2년내 상용화를 기대하고 있다.
한편 미래창조과학부 연구사업과 ETRI 창의연구실사업의 지원을 받은 이번 촉각센서 관련 연구는 소재개발에서부터 설계, 구현, 시험검증의 전 과정이 ETRI 자체적으로 수행됐다.
한국전자통신연구원 www.etri.re.kr
