촉감 인식장치로 하이힐 압력 감지. 초록색이 압력이 감지된 영역으로 색이 진할수록 센 압력을 나타낸다. (사진=기초과학연구원 제공)
발걸음부터 미세한 세포 움직임까지 포착하는 3차원(D) 촉각 인식기술이 나왔다.
기초과학연구원(IBS)은 나노의학연구단 박장웅 연구위원 연구팀이 연세대·한양대·KAIST 연구팀과 공동으로 큰 힘부터 초미세 압력까지 감지하는 촉각 인식 장치를 개발했다고 16일 밝혔다.
인간의 감각 중 가장 원시적인 감각인 촉각을 직관적으로 측정하고 표현하는 장치를 '촉각 인식 장치'라고 한다. 최근 온도, 소리, 빛 등을 피부로 감지하고 데이터화하는 다양한 인식 장치가 개발되고 있다.
연구팀은 사람 머리카락 단면보다 작은 면적에 가로 20줄, 세로 20줄의 정사각형 형태로 총 400개의 센서를 배열한 3D 촉각 인식 장치를 개발하고 장치가 잘 작동하는지 실험했다.
우선 50㎏의 사람이 굽 반경 1㎝ 구두를 신고 인식 장치를 밟았을 때 굽에 가해지는 압력의 면적과 세기가 실시간으로 표시됨을 확인했다.
또한 사람 심장 세포의 움직임을 3차원으로 측정해 심장 세포 하나가 박동할 때 압력이 구두 굽으로 밟는 힘보다 미세함을 파악했다.
추가로 연구팀은 3D 촉각 인식 장치에 촉각을 감지하면 스스로 빛을 내는 화학물질을 결합해 3차원 촉각 분포를 맨눈으로 쉽게 관찰할 수 있도록 했다. 촉각을 시각화함으로써 촉각 인식 장치에 대한 사용자 경험을 효과적으로 증대시켰다.
기존에는 목적에 따른 특정 압력 범위만 좁게 측정이 가능했지만, 이번에 개발한 3D 촉각 인식 장치로 발걸음 같은 큰 힘부터 세포 움직임 같은 초미세 압력까지 넓은 스펙트럼의 힘 감지가 가능해졌다고 연구팀은 설명했다.
이는 넓은 감지 범위를 갖는 기존의 인식 장치와 비교해 약 100배 이상 정밀도를 향상한 것으로 전자기기 산업부터 건강관리, 의료 분야까지 다양하게 활용될 수 있다고 연구팀은 덧붙였다.
박장웅 IBS 나노의학 연구단 연구위원과 장지욱 학생 연구원. (사진=기초과학연구원 제공)
박장웅 연구위원은 "향후 심장 박동과 혈압 등을 모니터링하는 장치를 개발하고 신체 정보를 데이터화해 인공지능 진단 등에 활용할 계획"이라며 "폭넓은 활용을 위해 촉각뿐만 아니라 단백질 정보까지 함께 감지할 수 있는 장치도 후속 연구로 개발 중"이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 '나노 레터스'(Nano Letters)에 15일 자 표지 논문으로 실렸다.