에너지 자립·신호 안정성·착용감까지 해결… 세계 최고 임팩트 논문에 게재
전북대학교(총장 양오봉)와 성균관대학교, 건국대학교가 공동으로 참여한 연구팀이 로봇 원격조작 기술의 주요 난제를 동시에 해결한 피부 부착형 센서 패치를 개발했다. 해당 연구는 재난로봇, 가상현실(VR), 원격의료 등 다양한 첨단 응용 분야에서 인간-기계 인터페이스(HMI) 기술의 획기적인 전환점이 될 것으로 기대를 모으고 있다.
이번 연구는 전북대학교 정창규 교수(신소재공학부 전자재료공학전공), 성균관대 방창현 교수, 건국대 양태헌 교수가 공동으로 진행했으며, 재료과학 분야 세계 최고 수준의 저널인 『Materials Science and Engineering: R: Reports』(IF 31.6)에 게재됐다.
연구팀이 개발한 센서 패치는 생체모방구조를 접목하여 기존 웨어러블 센서의 기술적 한계로 지적되던 에너지 자립성 부족, 신호의 불안정성, 장시간 착용 시 불편함을 동시에 해소했다. 핵심 기술은 주름진 형태의 탄소나노튜브(CNT) 전극과 무연 압전소재(BNKT/PDMS 복합체)로 구성되어 있으며, 사용자의 손가락 움직임이나 피부의 미세한 신축만으로도 전기 신호를 발생시킬 수 있다.
별도의 배터리 없이 동작하는 이 패치는 사용자의 생체 움직임을 감지해 원격지 로봇에 실시간으로 신호를 전달할 수 있다. 이는 기존 센서들이 보여주지 못했던 고신뢰성과 정밀한 인터페이스 성능을 의미하며, 특히 재난 현장이나 수중 작업과 같이 환경 조건이 열악한 상황에서도 안정적으로 작동할 수 있다는 점에서 실용 가능성이 매우 높다.

생체 구조 모방한 접착 기술로 편의성과 안전성 강화
센서의 또 다른 혁신은 접착 방식에 있다. 기존의 의료용 테이프나 화학 접착제 대신 문어 빨판과 물방개 다리에서 영감을 받은 계층형 접착층(OBI 구조)을 도입하여, 피부에 자극을 최소화하면서도 반복적 탈부착이 가능하도록 설계되었다.
이 구조는 땀이 나거나 물에 젖은 상태에서도 고정력을 유지하며, 피부 곡면에 밀착되어 장시간 착용 시에도 불편함이 거의 없다. 실제 실험에서는 사용자의 손 동작이 로봇 손에 실시간으로 반영되어, 드라이아이스와 같은 위험 물질을 원격으로 정밀하게 조작하는 데 성공하였다.
전북대학교 정창규 교수는 이번 연구가 단순한 신호 측정 기술을 넘어 극한 환경에서의 정밀성, 신뢰성, 에너지 자립성이라는 세 가지 핵심 요소를 동시에 해결한 데 의의가 있다고 강조했다. 그는 이 기술이 향후 VR 기반 원격제어 시스템, 재난구조 로봇, 헬스케어 인터페이스 등 융합 분야에서 새로운 표준으로 자리 잡을 가능성이 높다고 전망했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부의 기초연구실사업과 중견연구자지원사업, BK21 4단계 교육연구단의 지원을 받아 수행되었으며, 연구 결과는 ScienceDirect 온라인 플랫폼을 통해 확인할 수 있다.
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