국내연구진이 가벼운 숨결부터 발바닥 압력, 심지어 소리까지 감지할 수 있는 고정밀 촉각 센서를 개발했습니다. 의료와 재활, 가상현실 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 것으로 기대됩니다.

KAIST 기계공학과 박인규 교수 연구팀은 23일, 한국전자통신연구원(ETRI)과의 공동연구를 통해 유연성과 정밀성, 반복 내구성을 모두 갖춘 '3차원 전자 구조 기반 맞춤형 촉각 센서'를 개발했다고 밝혔습니다.

이번에 개발된 센서는 'T3DE', 즉 열성형 기반 3차원 전자 구조(Thermoformed 3D Electronics) 기술이 핵심입니다. 센서 표면에 미세한 전극을 만든 뒤 열과 압력으로 3차원 구조를 형성해 정밀한 감지 능력을 구현했습니다.

이 센서는 기존의 느린 반응 속도, 높은 히스테리시스, 크립 오차 같은 문제를 극복하고, 피부나 근육 등 생체조직과 유사한 수준으로 강성을 조절할 수 있습니다. 센서의 영률은 10Pa에서 1MPa까지 폭넓게 조정 가능해 실제 생체 인터페이스에도 적합하다는 설명입니다.

이번에 개발된 T3DE 센서는 공기를 유전체로 활용해 전력 소비를 줄이는 동시에, 민감도, 응답속도, 온도 안정성, 반복 정밀도 측면에서도 우수한 성능을 보였습니다.

연구팀은 이 센서를 활용해 고해상도 40×70 배열로 2,800개의 센서를 촘촘히 구성해 운동 중 발바닥 압력 분포를 실시간으로 시각화했습니다. 손목 맥박 측정 실험과 소리 감지 실험에서도 상용 제품 수준의 정밀도를 확인했습니다.

이 기술은 가상현실 기반 의료 교육에도 적용됐습니다. 실제 생체조직과 유사한 감각을 구현해 수술 시 압력 감지, 위험 경고 등 다양한 피드백을 제공할 수 있는 시스템을 구축한 겁니다.

박인규 KAIST 교수는 "센서의 기계적 특성을 설계 단계에서 정밀하게 조절할 수 있어 다양한 분야에서 안정적으로 활용될 수 있다"며, "일상생활은 물론 의료, 재활, 가상현실 등에서의 응용 가능성이 크다"고 말했습니다.

이번 연구는 세계적 학술지 '사이언스 어드밴시스' 2025년 5월호에 게재됐습니다. 해당 논문은 사이언스 어드밴시스 공식 SNS 채널을 통해 전 세계에 소개되기도 했습니다.

TJB 대전방송