의수(義手)나 의족(義足), 로봇의 팔에 바로 붙이는 센서가 개발됐다. 기존 의수나 의족은 주로 장애부분을 가리는 역할만을 수행했다. 반면 이번에 개발된 고무형 압력센서 착용자들은 실제 피부처럼 감각을 느낄 수 있게 될 전망이다. 본 센서는 4000번을 구부려도 멀쩡하다. 피부에 바로 부착이 가능하다는 특징 때문에 향후 팔이나 손이 없는 사람의 인공물질에 부착돼 재활치료를 지원할 전망이다. 본 기술의 개발로 감각을 느끼지 못해 불편함이 많았던 환자나 장애인에게 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 재료도 고무소재로 인체에 무해하다. 특히 사람 피부에 적용키 위해 피부와 이질감 없고 부드러운 소재를 찾았다. 고무지만 최신 소재분야에서 인기 있는 그래핀(Graphene)이 들어간다. 그래핀은 원래 탄소원자로만 이뤄진 탄소 동소체로 연필심의 재료인 흑연 한 개 층을 말한다. 반면 이번에 사용한 그래핀은 3차원으로 마치 스펀지처럼 생겼다. 따라서 손으로 눌렀다 떼면 길이나 면적 변화 시 저항도에 따라 변하는 것을 볼 수 있다. 움직임에 따른 압력 변화를 정확히 측정할 수 있게 된 셈이다. 그래핀으로 코팅된 스펀지 표면은 전기가 통하는 성질을 지니기 때문에 수직으로 압력을 가할 때 표면적 변화에 따른 저항 변화를 알 수 있다. 내가 어느 정도 세기로 사물을 잡고 있는지 파악할 수 있어, 보다 자연스러운 신체활동이 가능할 전망이다. 연구진은 에코플렉스(Ecoflex)라는 고무 재질로 그래핀 복합소재의 직물형 센서를 만들었다. 이 소재는 탄성이 좋다. 덕분에 센서는 구부리거나 늘려도 문제 없는, 높은 재현성을 가지고 있다. 민감도는 기존 센서 대비 10배 이상 높다. 그동안 재활 치료시 치료과정의 회복정도를 알기 어려웠는데, 이 센서를 통해 치료 정도의 정확한 정량 분석도 가능할 전망이다. 환자가 팔을 올리는 재활 과정에서 피부에 센서를 붙여 측정하면 팔 올림에 따른 저항 변화를 쉽게 관측할 수 있기 때문이다. 연구진은 활용 폭을 넓히고자 아예 손가락, 관자놀이, 목 뒷부분에 붙여 손가락 굽힘·눈 깜박임·목 구부림에 따른 신체 움직임을 감지하는 모션 센서까지 제작했다. 피부에 부착해 신체 움직임이나 자세, 혈압, 심장 박동수 등을 실시간으로 감지할 수 있다. 앞으로 2년 정도 남은 상용화를 통해 기계로 된 딱딱한 팔다리 대신 인간 피부 같은 유연한 생체환경을 제공할 수 있을 것이다.
정길호 ETRI 성과홍보실장·경영학박사
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