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가변 강성 압력 센서 2-D 어레이를 활용해 제작한 전자피부 개념도(왼쪽), 전자피부의 광범위 압력 모드와 고감도 감지 모드에서 서로 다른 압력 감지 능력을 보여주는 사진과 표(오른쪽). 광범위 압력 감지 모드의 전자피부를 통한 아기 무게 측정(가운데 위). 고감도 감지 모드의 전자피부를 통한 맥박 측정( ″ 아래). |
전자 피부는 원격으로 감도와 외압 측정이 가능해 메타버스, 로봇 공학, 의료 기기 등 다양한 산업에 활용할 수 있다.
하지만 개발된 고감도 압력 센서는 압력 감지 범위가 좁다는 단점을 가진다. 이를 해결하기 위해 광범위 압력 감지 센서가 등장했으나 기존 고감도 센서들과 비교해 현저히 낮은 민감도를 보였다.
연구팀은 갈륨과 중합체를 합성해 온도에 따라 민감도와 압력 감지 범위를 변화시킬 수 있는 가변 강성 압력 센서를 개발했다. 개발된 압력 센서는 사용자가 상황과 목적에 맞게 고감도 감지 모드와 광범위 압력 감지 모드를 손쉽게 전환할 수 있도록 설계됐다.
연구팀은 미세 유체기반 제작 방식을 통해 균일한 갈륨 미립자를 형성/활용해 압력 센서를 제작했고, 이를 통해 센서 간 균일성 및 재현성을 극대화해 신뢰성 높은 대면적 전자 피부 제작을 가능하게 했다.
제작된 전자 피부는 인간 피부와 비교 시 97% 높은 민감도와 262.5% 넓은 압력 측정 범위를 보였다. 최근 각광받는 로봇 산업과 헬스케어 산업, 증강 현실 등 다양한 분야에 폭넓게 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
정 교수는 "이번 기술은 전자 피부를 넘어 상황과 목적에 맞게 전기/기계적 특성을 변환시킬 수 있는 다양한 다목적 전자기기, 센서, 로봇 기술의 개발에도 활용될 수 있을 것ˮ이라고 말했다.
이번 연구는 국제 학술지 어드밴스드 머터리얼즈 온라인 버전에 10월 3일 자에 출판됐다. (논문명 : Beyond the Human Touch Perception: Adaptive Robotic Skin Based on Gallium Microgranules for Pressure Sensory Augmentation)
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