빛 적응 위해 인간 시각 시스템 모방한 로봇 눈

사람이 빛에 적응하는 속도보다 빠르게 빛에 적응할 수 있는 로봇 눈이 개발됐다. 게티이미지뱅크 제공.

환한 곳에서 어두운 곳으로 이동하면 처음에는 앞이 잘 안 보이지만 시간이 지나면서 조금씩 보이기 시작한다. 이러한 현상을 ‘암순응’이라고 한다. 인간의 암순응을 모방한 로봇 눈이 개발됐다. 

윤 예 중국 푸저우대 물리정보공학대학 연구원 연구팀은 양자점(퀀텀닷)을 이용해 사람의 눈을 모방한 로봇 눈을 개발하고 연구결과를 2일 국제학술지 '응용 물리학 레터스'에 발표했다. 양자점은 나노미터 크기의 초미세 반도체 입자를 의미한다. 

사람은 밝은 빛이나 칠흑 같은 어둠 속에 머물면 몇 분 안에 빛 조건에 적응하게 된다. 눈, 시신경, 뇌 신경세포 등 인간 시각 시스템이 빛 변화에 적응하도록 조절하기 때문이다. 

연구팀은 양자점을 사용해 인간의 눈보다 더욱 빠르게 빛 변화에 적응하는 센서를 개발했다. 연구팀의 센서는 40초 만에 극단적인 빛 환경에 적응할 수 있다. 빛에 반응해 양자점 내 전하를 계속 가둬 놓거나 방출하도록 설계됐다. 눈이 빛에 대응하기 위해 빛에 민감한 색소를 조절하듯 양자점 내 전하를 조절한다. 

센서가 빠르게 빛에 적응할 수 있는 이유는 ‘황화납’으로 이뤄진 양자점을 이용했기 때문이다. 황화납 양자점은 빛의 강도에 따라 전하를 가두거나 방출하는 동적 반응을 재빠르게 수행할 수 있다. 

연구팀의 센서는 기존 로봇 비전 대비 전력을 적게 사용한다는 이점도 있다. 로봇 비전은 로봇이 주변 환경을 시각적으로 인식하고 처리하는 것을 의미한다. 기존 비전 시스템은 불필요한 정보를 포함한 다양한 시각 데이터를 무계획적으로 처리해 계산 속도가 떨어지고 전력이 낭비된다. 연구팀의 센서는 주요 물체에 시선을 집중하고 불필요한 데이터를 필터링하는 인간의 망막처럼 빛 정보를 처리하기 때문에 계산 부담과 전력 낭비를 줄일 수 있다. 

연구팀은 “우리 기술은 터널 안에 있다가 밖으로 나오는 자율주행차가 변화하는 빛 조건에 빠르게 적용할 수 있도록 돕는다”며 “저전력 고성능 로봇 비전을 개발하는 데도 영감이 될 것”이라고 말했다. 

<참고 자료>
doi.org/10.1063/5.0268992

[문세영 기자 moon09@donga.com]