KAIST, 땀에 강한 피부 부착 웨어러블 로봇 제어 센서 개발

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 땀에도 끄떡없이 장기간 재활치료에 활용할 수 있는 웨어러블 로봇 제어 센서를 개발했다.

한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 정재웅 교수·기계공학과 김정 교수 연구팀이 피부 상태에 영향을 받지 않는 고품질의 전기 생리신호 측정이 가능한 신축·접착성 마이크로니들 센서를 개발하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.

재활 치료에 활용되는 웨어러블 로봇이 사람의 움직임 의도를 인식하기 위해서는 몸에서 발생하는 근전도를 정확하게 측정하는 웨어러블 전기 생리 센서가 필요하다.

하지만 기존의 센서들은 시간에 따라 신호의 품질이 떨어지거나 털, 각질, 땀 등의 영향을 많이 받아 노이즈(신호 잡음)를 발생할 수 있다.

이는 장시간의 신뢰성 높은 웨어러블 로봇 제어를 힘들게 한다.

이에 연구팀은 부드러운 실리콘 중합체 기판을 활용해서 마이크로니들을 집적해 신축·접착성 마이크로니들 센서를 제작했다.

이를 통해 단단한 마이크로니들이 높은 저항을 가진 피부의 각질층을 투과해 피부 접촉 저항을 효과적으로 낮춰 털, 각질, 땀, 이물질로 피부가 오염돼도 고품질의 전기 생리 신호를 얻을 수 있다.

또 부드러운 전도성 접착 기판이 사람의 움직임으로 인한 피부의 늘어남에 순응해 편안한 착용감을 제공하고 움직임으로 인한 동작 잡음을 최소화할 수 있다.

연구팀은 웨어러블 로봇을 이용해 동작 보조 실험을 한 결과 다리에 부착된 신축·접착성 마이크로니들 센서 패치는 근육에서 발생하는 전기신호를 감지하고 동작 의도를 웨어러블 로봇에 전송해 사람이 무거운 짐을 손쉽게 들어 올릴 수 있도록 도와줬다.

이밖에 마이크로니들 센서 패치를 사용했을 때 피부 상태, 신체 움직임의 크기 및 종류와 상관없이 안정적인 근전도 센싱에 기반한 동작 의도 인식을 통해 웨어러블 로봇이 사용자의 동작을 효과적으로 보조할 수 있음을 확인했다.

정재웅 교수는 “신축·접착성 마이크로니들 센서는 피부 상태에 영향받지 않는 안정적인 근전도 센싱을 통해 더욱 정확하고 안정적인 웨어러블 로봇 제어를 가능하게 해 로봇을 활용하는 환자의 재활을 더 용이하게 할 수 있을 것”이라고 말했다.

KAIST 전기및전자공학부 김희수 박사과정과 이주현 박사과정 학생이 참여한 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 생체신호센서융합기술개발사업, 전자약기술개발사업, 4단계 BK21 사업의 지원을 받아 수행됐다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 지난 17일 게재됐다.

memory4444444@news1.kr

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