▲ 한국과학기술원 김정 교수

과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 2월 수상자로 한국과학기술원 기계공학과 김정 교수를 선정했다고 밝혔다.

‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 상이다.

과기정통부와 연구재단은 김정 교수가 인간의 촉각 수용과 감각 전달의 원리를 모방하여 인간처럼 촉각을 느낄 수 있고 상처 치유도 가능한 대면적 로봇 피부를 개발한 공로를 높이 평가했다고 밝혔다.

최근 인간과 같은 공간에서 물리적 작업을 같이 수행하는 산업용 로봇, 인간의 치료·재활을 위한 의료용 로봇 등 각종 로봇 보급이 확대되어 인간과 로봇의 상호작용이 증가함에 따라 외부와 접촉을 인지하고, 충돌 시 충격을 흡수하여 인간과 로봇을 보호할 수 있는 로봇 피부의 중요성이 커지고 있다.

하지만 인간 피부와 같은 수준의 촉각 기능, 충격흡수, 상처 회복기능을 확보하는데 어려움이 있었다. 특히 로봇의 전체 구조를 덮을 수 있는 대면적 로봇 피부 개발은 발전이 더딘 상황이다.

김정 교수는 인간 피부의 다층 구조 및 촉각 추정 원리를 생체모사한 하이드로젤-실리콘 엘라스토머(고무처럼 탄성이 좋은 플라스틱 소재)구성의 다층 구조와 넓은 영역에 분산 배치한 센서를 이용하여 인간과 같은 수준의 촉각을 넓은 표면에서도 실시간으로 감지할 수 있는 로봇 피부 기술을 제안하였다.

개발된 로봇 피부는 촉각 신호를 인공지능 신경망으로 처리하여 누르기, 쓰다듬기, 두드리기 등 대표적인 촉각 자극 종류를 분류할 수 있을 뿐 아니라, 깊게 찢어지거나 베여도 상처 부위 외 영역에서 촉각 감지 기능이 유지되고 상처 부위를 보수하면 기능 회복도 가능하다.

또한 기계적ㆍ전기적 물성 조절이 가능해 의수나 의족에 사용하면 실제 사람의 피부와 유사한 외형과 촉감을 제공할 수 있다.

▲ 대면적 로봇 피부 기술 개발

연구성과는 2022년 6월 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스(Science Robotics)’에 게재되었으며, 후속연구 결과는 로봇분야 학술회의(IEEE RA-L)에서 최우수 논문으로 선정되기도 하였다.

김정 교수는 “이번 연구는 대면적 로봇 피부를 개발하여 인간과 로봇이 같은 공간에서 공존할 수 있는 필수 기술을 마련하고, 인간의 피부감각과 촉각 성능을 구현한 데 의의가 있다”라며, “앞으로 인간형 로봇의 외피에 적용할 수 있는 로봇 피부 및 촉각 기술 개발에 더욱 노력을 기울이겠다”고 밝혔다.