‘피부 촉감 기계가 이해하고 반응’...한국기술교육대 탄소섬유센서 개발

“사람이 기계와 감각 주고 받는다”
김상연 컴퓨터공학부 교수 연구팀
전기반응성 탄소섬유 피부 부착 센서
웨어러블 디바이스·의료용 통합 가능

김상연 한국기술교육대 연구팀이 개발한 탄소섬유 센서(왼쪽). 휘어지거나 돌돌 말 수 있고 다양한 곳에 붙이거나 특정한 곳에 끼워 넣을 수 있다. 센서를 심은 촉감 모터가 사람의 뇌와 촉감을 이어준다는 내용의 이미지(오른쪽). 한국기술교육대 제공

사람이 기계를 느낄 수 있고, 기계가 사람의 감각을 읽어낼 수 있는 세상이 열린다. 김상연 한국기술교육대 컴퓨터공학부 연구팀이 이 같은 시나리오를 현실화하는 기술을 구현해 냈다. 한국기술교육대는 연구팀이 ‘유연하고 얇은’ 전기 반응성 탄소섬유를 이용해 피부에 부착할 수 있는 센서를 구현함으로써 인간의 생체 신호와 환경 정보를 실시간 감지하고 반응하는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

연구 결과는 지난 10일 복합재료 분야의 최고 저명 저널인『어드밴스드 컴포지트 앤 하이브리드 머티리얼즈(Advanced Composites and Hybrid Materials)』에 온라인 출판됐다. 연구의 핵심은 ‘촉각’이라는 감각을 중심에 둔 인터페이스를 위한 기초 기술이다. 기존의 센서들은 딱딱하고 무겁거나 피부에 장시간 부착할 수 없는 물질이 많아 일상생활에서의 연속적인 측정이 어려웠다.

그러나 탄소 천(Carbon Cloth)을 기반으로 한 전기반응성 섬유는 고전도성, 기계적 내구성, 그리고 피부에 밀착되는 유연성을 모두 갖추고 있다. 이 전극은 사람의 땀, 체액, 체온 등 다양한 생리적 신호를 감지할 수 있을 뿐 아니라, 손끝의 움직임, 접촉, 압력까지도 정밀하게 반응할 수 있다. 이번 연구는 에너지 저장이나 촉매 분야에서 주로 주목받아 온 탄소 천 소재를 사람과 기계가 감각으로 소통하는 전자 피부 인터페이스의 핵심 재료로 전환했다는 점이 특징이다.

미래의 ‘촉각 인터랙션’을 변화시킬 수 있는 이번의 기초기술은 뇌파나 신경전달 물질 같은 미세한 신호를 읽어내어 감정 상태나 건강 이상을 즉시 감지하거나, 손끝에 부착된 센서로 사물의 촉감을 인식하고 피드백을 줄 수 있는 햅틱(haptic) 기기로 확장할 수 있다. 김상연 교수는 “이번에 개발한 유연한 탄소 섬유 기반 감지 소재는 인체 피부에 자연스럽게 밀착되며, 이러한 촉각 정보를 정밀하게 감지하고 해석하는 데 최적화돼 있다”며 “미래의 센서는 단순히 데이터를 수집하는 도구가 아니라, 인간의 감각을 확장하고, 사람과 기계가 소통할 수 있는 창구가 될 것”이라고 설명했다.

천안=강태우 기자 ktw@hankyung.com