한국기계연구원은 로봇 관절이나 손끝처럼 작은 공간에서 움직임·위치를 정밀하게 파악하는 데 활용할 수 있는 초소형 3축 자기 센서를 개발했다고 6일 밝혔다.

기존 평면형 자기 센서는 좌우 및 앞뒤 방향 자기장은 측정할 수 있지만, 센서 표면에 수직으로 들어오는 자기장을 측정하기 어렵다는 한계가 있었다.

AI로봇연구소 바이오기계연구실 오선종 책임연구원 연구팀은 자기장 방향을 바꿔주는 '플럭스 가이드'를 센서 위에 형성해 이를 해결했다.

초상자성(나노입자 등의 작은 자성체에서 보이는 성질) 나노입자로 만든 플럭스 가이드가 수직으로 들어오는 자기장을 센서로 측정할 수 있는 평면 방향으로 유도해 하나의 센서로 세 방향 자기장을 모두 측정하는 원리다.

연구팀은 외부 자기장이 사라지면 자성도 함께 사라지는 초상자성 나노입자를 적용해 별도의 리셋 회로 없이 반복적으로 자기장을 측정할 수 있도록 했다.

나노입자를 잉크 형태로 만들어 센서 위에 직접 인쇄함으로써 제작 공정도 단순화했다.

연구팀은 수직 방향 자기장 감도를 기존 대비 약 3배 높였으며, 수직 자기장을 센서가 측정할 수 있는 방향으로 바꾸는 자기장 변환 효율도 최대 40%까지 향상했다고 설명했다.

개발된 센서는 로봇 관절과 손의 움직임은 물론 물체와 접촉할 때 발생하는 힘까지 정밀하게 감지할 수 있어 로봇 손과 소프트 로봇, 웨어러블 기기, 의료기기 등에 활용될 것으로 기대된다.

오선종 책임연구원은 "향후 로봇과 웨어러블 기기 등 작고 정밀한 센서가 필요한 분야에 폭넓게 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.