▲ 싱가포르국립대(NUS) 연구진이 기존 센서보다 10배 이상 민감성을 갖고 있는 무선 변형센서(strain sensor)를 개발했다. 연구팀이 재활 훈련용 소프트 장갑에 이 기술을 적용해 테스트하고 있다(사진=싱가포르국립대)

싱가포르국립대(NUS) 연구진이 기존 센서보다 10배 이상 민감성을 갖고 있는 무선 변형센서(strain sensor)를 개발했다고 밝혔다.

과학전문 매체 ‘피즈닷오알지(Phys.org)’에 따르면 싱가포르국립대 천포엔(Chen Po-Yen) 교수 연구팀은 기존 센서에 비해 10배 이상 민감하게 반응하는 나노소재 기반의 변형 센서를 개발하고 관련 연구논문을 전문 저널인 ‘ACS 나노(Nano)’에 게재했다.

이 변형센서는 산업용 로봇팔, 소프트 외골격 로봇, 의료용 로봇 등에 적용돼 로봇의 민감한 위치 변화와 움직임 등을 측정하는데 활용할 수 있다. 측정값을 무선으로 전송할 수 있으며 배터리 없이도 작동 가능하다.

연구팀은 이번에 초박형, 무배터리(battery-free), 데이터 무선 전송 등 특징을 지닌 나노소재인 ‘MXenes’를 개발했다. 이 소재는 유연하고, 신축성이 있으며 전기적 유도 특성을 지니고 있다.

천포엔 교수는 “기존의 변형센서는 사용하고 있는 센싱 소재의 성질에 따라 성능이 제한되는 한계를 갖고 있어 특정 애플리케이션에 제한적으로 활용됐으나 이번에 개발된 MXenes는 표면의 질감을 제어할 수 있으며 다양한 소프트 외골격 로봇에 맞게 변형 센서의 센싱 성능을 조절할 수 있다”고 설명했다. 이 변형센서는 로봇팔에 전자피부처럼 부착해 정밀 제조 등에 활용할 수 있다.

신형 변형센서는 로봇팔이 얼마나 움직였는지, 그리고 최초의 위치로부터 현재 위치 값의 변화를 정밀하게 측정할 수 있다. 기존의 로봇팔은 외부에 카메라를 설치해 로봇의 움직임과 위치를 추적하는방식인데 반해 새로운 변형센서는 카메라나 시각적인 입력값 없이도 1도 미만의 오차로 정확하게 로봇팔의 움직임을 추적할 수 있다는 설명이다.

싱가포르국립대 연구팀은 ‘리얼텍 싱가포르’와 협력해 이번에 개발된 무선 센서 모듈을 소프트 로봇과 산업용 로봇팔에 적용하는 연구를 진행하고 있다. 향후 스마트 공장 구축에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

연구팀은 새로운 변형센서를 재활훈련용 소프트 장갑 시제품에 적용해 성능을 테스트했다. 연구팀은 앞으로 새로운 변형센서 기술을 활용하면 소프트 로봇을 인체내부에 투입해 암 조직을 발견하는 용도로도 활용할 수 있을 것으로 보고 있다. 암 조직은 정상적인 신체 조직과 비교해 강도나 느낌이 다르기 때문에 의료진이 절개 수술없이도 로봇을 인체 안으로 밀어넣어 암조직을 찾아낼 수 있다는 설명이다.