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영국 글래스고대, 스스로 에너지 생산하는 전자피부 개발로봇ㆍ자동차ㆍ보철정치 등에 활용 가능해
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승인 2020.12.14  16:38:26
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▲ 태양광 솔루 만들어진 전자피부를 갖고 있는 로봇 팔(사진=글래스고대)

영국 글래스고대학 연구진이 태양광 셀로 만들어진 전자 피부를 개발했다고 IEEE 스펙트럼이 13일(현지 시각) 보도했다.

이 전자피부는 스스로 에너지를 생성할 수 있을 뿐 아니라 촉각 기능과 근접 센싱 기능을 갖췄다. 물체가 자신에게 가까이 다가오고 있는지 또는 접촉했는지를 파악할 수 있다.

보도에 따르면 글래스고대학(Glasgow University) 제임스와트공학부 ‘베스트(BEST·Bendable Electronics and Sensing Technologies) 그룹’은 태양광 셀을 이용해 에너지를 생성하고, 촉각과 근접 센싱 기능을 갖춘 전자 피부를 개발하고 연구 성과를 ‘IEEE 트랜젝션스 온 로보틱스(IEEE Transactions on Robotics)’에 발표했다.

기존의 전자피부는 유연하고 신축성을 갖고 있으며 물체의 온도, 압력, 질감 등을 인식할수 있다. 하지만 전자피부에 지속적으로, 그리고 실시간으로 에너지를 공급하는 것은 큰 도전 과제다.

연구팀은 이같은 문제를 개선하기 위해 전자피부를 태양광 셀로 만들어 스스로 에너지를 생성할 수 있도록 했다. 이렇게 개발된 전자피부는 물체가 다가오면 빛이 가려지면서 빛의 강도가 약해진다. 빛의 강도는 물체에 접촉하면 제로 수준까지 떨어진다. 이 원리를 이용하면 물체가 전자피부에 어느 정도 가까이 접근했는지를 알 수 있다. 제로 수준까지 빛의 강도가 떨어지면 물체와 전자피부가 접촉한 것이다. 연구팀은 근접 센싱 능력을 더욱 개선하기 위해 적외선 LED를 태양광 셀로 활용했다.

연구팀은 태양광 셀로 이뤄진 전자피부를 이용해 로봇 팔을 제작하고 주변 환경에 어떻게 반응하는지를 테스트했다. 테스트 결과 태양광 셀로 만들어진 로봇 팔은 손바닥 부분에서 383.3mW의 에너지를 생산한다는 것을 확인했다. 태양광 셀을 전체에 적용하면 100W 이상의 에너지를 생산 할 수 있을 것으로 보인다. 이와 함께 로봇팔은 물체가 다가오면 빛의 세기가 변하면서 근접 및 촉각 기능을 구현했다.

연구팀은 이번 연구 성과를 로봇ㆍ보철장치ㆍ자율주행자동차 등 여러 분야에 용용할 수 있을 것으로 보고 있다. 로봇에 이 기술을 적용하면 전자피부를 통해 에너지를 생성할 수 있기 때문에 로봇의 작동 시간을 늘릴 수 있게 된다. 의족 등 보철장치에 활용하면 스스로 터치감을 느낄 수 있기 때문에 보철장치의 크기를 보다 슬림하게 만들 수 있다. 또 자동차 전체 부위를 전자피부로 덮으면 사람이나 장애물이 접근하는 것을 인지할 수 있다.

연구팀은 비정질 실리콘(amorphous silicon) 재료를 활용해 1cm x 1cm의 크기의 태양광 셀 전자피부를 만들었다. 하지만 이 전자피부는 신축성을 갖고 있지 않다. 연구팀은 신축 기능을 제공하기위해 유연기판(flexible substrate)과 전자피부를 결합하고, 센싱 및 에너지 생성 효율이 높은 나노와이어(nanowire) 기반의 태양광 셀을 만드는 연구를 앞으로 지속적으로 추진한다는 계획이다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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