로봇이 촉감을 느끼도록 하는 장치인 전자 피부의 오류를 줄일 수 있는 부품을 국내 연구진이 제시했다.

11일 울산과학기술원(UNIST)은 화학과 심교승 교수팀이 전자 피부의 압력 센서 간 불필요한 전류 흐름을 차단하는 '신축성 유기 다이오드'를 개발했다고 밝혔다.

전자 피부는 부드러운 소재 안에 여러 압력 센서가 들어 있어 어느 센서가 얼마나 눌렸는지를 토대로 접촉 위치와 압력을 알아낸다.

다이오드는 전자 피부의 한 곳을 눌렀을 때 이웃 센서에서도 신호가 나타나는 오류를 줄일 수 있는 소자다.

전류를 한쪽으로 잘 흐르게 하고, 반대 방향으로는 흐르기 어렵게 해 센서 사이로 불필요한 신호가 전달되는 것을 막는다.

연구팀이 개발한 신축성 유기 다이오드는 기판과 전극, 반도체, 전해질이 모두 부드러운 소재로 이뤄져 있어 로봇이 손가락을 굽힐 때처럼 전자 피부가 당겨지는 상황에서도 활용할 수 있다.

기존에는 다이오드의 딱딱한 기판과 전극이 전자 피부와 함께 늘어나기 어려운 탓에 신축 시 소자가 손상돼 센서 간 신호 간섭을 제대로 막지 못할 수 있었다.

실험 결과 개발된 다이오드는 저전압 범위 ±1V에서 정방향 전류가 역방향 전류보다 최대 2만2천300배 컸다.

길이를 30% 늘린 상태와 늘렸다 되돌리는 동작을 1천회 반복한 뒤에도 전류를 한쪽으로 흐르게 하는 정류 기능을 유지했다.

다이오드를 실제 압력 센서와 연결한 실험에서도 센서 간 신호 간섭이 크게 줄었다고 연구팀은 설명했다.

압력 센서 두 개 중 한쪽만 눌렀을 때 측정하려는 신호 대비 이웃 센서에서 섞여 들어오는 신호의 비율은 다이오드 적용 전 63.1%에서 적용 후 0.314%로 낮아졌다. 길이를 30% 늘린 상태에서도 이 비율은 40.0%에서 0.697%로 줄었다.

연구팀은 이 다이오드를 이용해 교류 신호를 한 방향의 출력으로 바꾸는 정류회로와 두 입력의 조합에 따라 출력을 내는 OR·AND 논리회로도 제작했다.

심 교수는 "다이오드를 모두 부드러운 소재로 바꾸면서도 낮은 전압에서 높은 정류 성능을 냈다는 데 의미가 있다"며 "로봇 움직임에 따라 늘어나는 전자 피부와 착용형 기기 개발에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

과학기술정보통신부, 한국연구재단 지원을 받은 이번 연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴시스'(Science Advances)에 10월 21일에 온라인으로 게재됐다.