KAIST, 피부처럼 반응하는 '3D 촉각 센서' 개발…AR 수술 훈련까지 확대

작성일 06-23

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">고정밀·고속 응답 구현한 T3DE로 맥박·소리·압력 감지<br>생체조직 유사 강성 구현…의료·재활·VR 등 활용 기대</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="8OQ0VWtslb">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="2393ee78888422d46cfef84d117ff8de4259b41a5ce16b69e447fe88705740b4" dmcf-pid="6IxpfYFOvB" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="연구 이미지. ⓒ한국과학기술원" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/23/dailian/20250623090727567abkw.png" data-org-width="700" dmcf-mid="4Hc6ozf5hK" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/23/dailian/20250623090727567abkw.png" width="658"></p>
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            연구 이미지. ⓒ한국과학기술원
           </figcaption>
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          <p contents-hash="1550f9814b8b7b476abb13af8e13321c93baae5b994a2c9c57be9b3584e4494b" dmcf-pid="PCMU4G3ICq" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST)은 박인규 기계공학과 교수 연구팀이 국가과학기술연구회(NST) 산하 한국전자통신연구원(ETRI)과 공동연구를 통해 기존 촉각 센서 기술의 구조적 한계를 극복한 혁신적 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="c401e4cc7cbfe588b6c80b5670e7de5a8d405b68ea94eefb6b6a4b4b668aba79" dmcf-pid="QhRu8H0CWz" dmcf-ptype="general">이번 공동연구의 핵심은 ‘열성형 기반 3차원 전자 구조(T3DE)’를 적용해 유연성과 정밀성, 반복 내구성을 동시에 확보한 맞춤형 촉각 센서를 구현했다.</p>
          <p contents-hash="ea63cc436effb79dcf2c0db307cdfddc67cdb226f273b95ad3cdf1a24b43e639" dmcf-pid="xle76XphS7" dmcf-ptype="general">소프트 엘라스토머(고무, 실리콘 등 쭉 늘렸다가 놓으면 다시 원래 모양으로 돌아오는 재료) 기반 센서가 갖는 느린 응답속도, 높은 히스테리시스, 크립(오랫동안 힘을 가했을 때 재료가 천천히 변형되는 현상) 오차 등 구조적 문제를 극복하면서도 다양한 환경에서 정밀하게 작동하는 플랫폼으로 주목받고 있다.</p>
          <p contents-hash="82a07c0d9f8493676b749b192d5ddc00c0469adb4a0c6c517b1c55b677639bd8" dmcf-pid="y8GkSJj4Su" dmcf-ptype="general">T3DE 센서는 2차원 필름 위에 정밀하게 전극을 형성한 후, 열과 압력을 가해 3차원 구조로 성형하는 과정을 통해 제작된다. 특히 센서 상부의 전극과 지지 다리 구조는 목적에 따라 기계적 물성을 조절할 수 있도록 설계돼 있다. 지지 다리의 두께, 길이, 개수 등 미세한 구조 매개변수를 조정함으로써 센서의 영률(Young’s modulus)을 10Pa에서 1MPa까지 폭넓게 설정할 수 있다. 이 수치는 피부, 근육, 힘줄 등의 생체조직과 유사한 수준으로, 실제 생체 인터페이스용 센서로도 유용하다.</p>
          <p contents-hash="b4ddeae3e08c5f33e64927295e7fbca1fd7121d76cd176afefbacc6d63145959" dmcf-pid="W6HEviA8vU" dmcf-ptype="general">이번에 개발된 T3DE 센서는 공기를 유전체로 활용해 전력 소비를 줄이고 민감도, 응답속도, 온도 안정성, 반복 정밀도 측면에서도 우수한 성능을 보였다.</p>
          <p contents-hash="76f0ced31d61339134a76bfe55f3e3be9a81ef07fb0694f7b226177848e77bca" dmcf-pid="Yx5rWoEQSp" dmcf-ptype="general">실험 결과, 해당 센서는 민감도 5,884 kPa⁻¹, 응답속도 0.1ms(1000분의 1초보다 짧은 시간), 히스테리시스 0.5% 이하, 5000회 반복 측정에서도 정밀도 99.9% 이상을 유지하는 내구성을 입증했다.</p>
          <p contents-hash="cb7f1a44331d8abee60f7ecfb56f1d43c536651af555a72b729425086cd60329" dmcf-pid="GM1mYgDxl0" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 센서를 활용해 고해상도 40×70 배열해, 총 2800개 센서를 촘촘히 구성, 운동 중 발바닥의 압력 분포를 실시간 시각화하고, 손목 맥박 측정을 통한 혈관 건강 상태 평가 가능성도 확인했다.</p>
          <p contents-hash="91e33fe6e14de4a6c8a27d1c2711054b42d9ad539cc3e13ce2703124926a5f8e" dmcf-pid="HRtsGawMW3" dmcf-ptype="general">또 상용 음향 센서 수준의 소리 감지 실험에서도 결과를 얻었다. 이 센서는 발바닥 압력, 맥박, 소리까지 매우 정확하고 빠르게 측정할 수 있어서 운동, 건강, 소리 감지 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.</p>
          <p contents-hash="d55180dcdad1f9b8642285ffca49738beaed469478bed3ce3e5c6305924765c4" dmcf-pid="Zd3IXjmelt" dmcf-ptype="general">T3DE 기술은 증강현실(AR) 기반 외과 수술 훈련 시스템에도 적용됐다. 각 센서 요소마다 서로 다른 영률을 부여해 실제 생체조직과 유사한 강성을 구현했다. 수술 절개 시 가해지는 압력 강도에 따라 시각·촉각 피드백을 동시에 제공하고, 너무 깊이 베거나, 위험한 부위를 건드리면 실시간 위험 경고 기능까지 갖춘 시스템이 구현됐다. 이는 의료 교육의 몰입도와 정확성을 획기적으로 향상할 수 있는 기술로 평가된다.</p>
          <p contents-hash="6a4f475e60f1cc65ffd4a5cf03ca4492b4a178080aac0310d0dcce88891e9f42" dmcf-pid="5J0CZAsdS1" dmcf-ptype="general">박인규 교수는 “이 센서는 설계 단계에서부터 정밀하게 조절할 수 있어 다양한 환경에서도 안정적으로 작동한다”며 “일상생활은 물론 의료, 재활, 가상현실 등 다양한 분야에서 쓸 수 있을 것”이라고 밝혔다.</p>
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