[세종=뉴스핌] 이태성 기자 = 국내 연구진이 피부의 늘어나는 크기와 방향을 동시에 정확히 측정할 수 있는 피부부착형 스트레인 센서를 개발했다.

새로운 센서 구조에 인공지능(AI) 알고리즘을 적용, 정확도와 신뢰성을 획기적으로 높인 것인데 향후 재활, 헬스케어, 로봇의 전자피부에 활용될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 중앙대 연구팀과 함께 360도 전 방향에 걸쳐 늘어나고 줄어드는 신축량과 변형 방향을 98%의 정확도로 감지할 수 있는 스트레인 센서를 개발했다고 밝혔다.

한국전자통신연구원(ETRI) 연구진이 스트레인 센서의 신축량과 변형방향을 측정하고 있다. 왼쪽부터 ETRI 이수재 박사, 김성현 박사, 중앙대 이준호 박사과정생 [사진=한국전자통신연구원(ETRI)] 2023.02.08 victory@newspim.com

기존 피부부착 스트레인 센서는 고무와 같은 신축성 소재와 그래핀, 탄소나노튜브(CNT) 등 전도성 나노소재를 더해 신축성 전도체 채널을 만든 뒤, 채널이 늘어나고 줄면서 변화하는 전기 저항값으로 변형의 크기를 감지했다.

하지만 이러한 구조는 미리 정해진 특정 방향으로 가해지는 변형만을 감지할 수 있어 같은 부위라도 상황에 따라 여러 방향으로 늘어나는 피부의 특성을 정확히 측정할 수 없다는 한계가 있었다.

ETRI-중앙대 연구진은 세계 최초로 늘어나는 크기와 방향을 동시에 잴 수 있는 스트레인 센서를 제작했다. 또한 인공신경망 구조를 이용한 AI 알고리즘을 적용해 크기와 방향을 98% 정밀도로 예측하는 데 성공했다.

해당 기술은 사람의 피부에 부착해 인체의 움직임을 측정할 수 있을 뿐 아니라 재활, 헬스케어, 로봇 등에 활용이 가능할 것으로 보인다.

ETRI 플렉시블전자소자연구실 김성현 책임연구원은 "연구진이 개발한 고정확 스트레인 센서는 간단한 구조로도 피부의 복잡한 변형 양상을 정확히 측정할 수 있어 재활치료 및 헬스케어, 로봇, 의족/의수, 웨어러블 기기 등 전자피부가 필요한 분야에 폭넓게 활용이 가능할 것이다"고 말했다.

중앙대 박성규 교수도 "개발된 기술은 인공지능 알고리즘을 이용하여 단순한 센서 모듈로도 다양한 특성을 동시에 인식하고 기존 방식의 시공간적인 제약을 탈피할 수 있는 획기적인 시도로 인공지능 기반 시스템에 두루 응용될 수 있다"고 밝혔다.

연구진은 3년 내 상용화를 목표로 향후 본 기술을 다양한 동작 하에서 근육 및 관절의 움직임 측정에 적용해 근골격 질환의 진단 및 상시 재활치료에 적용할 계획이라고 전했다.

본 연구는 ETRI와 중앙대가 연구 책임을 맡아 성균관대학교 및 미국의 코네티컷 주립대와 공동으로 진행했다. 논문의 제 1저자는 ETRI 플렉시블전자소자연구실 김성현 박사와 중앙대 반도체디스플레이연구실 이준호 박사과정생이다.

본 성과는 세계적 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'에 지난 1월 5일자로 온라인에 게재됐다.

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