국내 연구진이 사람 피부에서 느끼는 촉각이나 압력을 더 정밀하게 제어할 수 있는 '편광 선택 가능 광소자' 개발에 성공했다. 이로써 향후 로봇이나 장애인에게 인공피부를 적용할 수 있는 발판이 마련됐다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 빛 편광 현상을 이용해 통신할 때 수평과 수직으로 모두 활용해 전송 용량을 2배로 늘릴 수 있는 광소자 개발에 성공했다고 4일 밝혔다.

ETRI는 2차원 반도체 물질 그래핀과 평면형 광회로 소자를 접목해 능동적으로 편광을 조절하는 소자 핵심 기술을 개발했다. 기존에 연구진이 보유하고 있던 그래핀 합성기술과 광학제어 기술을 활용했다.

편광은 빛과 같은 전자기파가 진행할 때 파를 구성하는 전기장이나 자기장이 특정한 방향으로 진동하는 현상을 말한다. 그래핀을 이용해 편광소자를 만들면 전기장 진동방향에 수평하거나 수직인 편광을 만들 수 있다.

기존 편광소자는 한 종류 편광만 가능했다. 따라서 수직 또는 수평 편광을 선택적으로 사용할 수 없었다. 이에 연구진은 마이크로 광기계 시스템 기술을 활용해 수평과 수직을 자유롭게 선택해서 쓸 수 있는 소자를 만들려고 연구했고, 마침내 성공해냈다.

이 편광 선택 소자는 수직으로 압력을 가할 때 작동한다. 연구진은 이 같은 원리를 활용해 향후 압력 변화를 광학적으로 감지하는 ‘광학식 압력 센서’를 개발할 계획이라고 밝혔다.

기존 전기식 압력 센서와 달리 광학식 압력 센서는 빛을 매개체로 활용하기 때문에 소자 강도 변화를 방지할 수 있다. 따라서 인공 피부에 적합하다고 ETRI는 설명한다.

고무나 스프링에 광학식 압력 센서를 부착하면 누르는 정도에 따라 달라지는 광신호를 감지할 수 있다. 이를 통해 향후에는 로봇이 사과와 같은 과일을 쥘 때 얼마만큼의 압력을 줘야 사과가 뭉개지지 않는지를 인식할 수 있다. 나아가 피부 감각을 잃어버린 사람도 센서 도움을 받을 수 있다.

연구진은 이러한 광학식 압력 센서기술이 더 발전하면 향후 인공피부와 개발이 더 쉬워질 것이라고 전망했다.

김승환 ETRI 바이오IT연구본부장은 “인공피부에 적용이 가능하도록 본격적으로 연구개발을 추가할 계획이다”며 “촉각센서를 개발해 더 넓은 범위에서 미끄러짐이나 압력을 인공적으로 구현하는 것이 최종 목표”라고 말했다.

[테크M = 곽예하 기자(yeha1798@techm.kr)]