KAIST, 인간 촉각 수준 감지하는 나노 갭 압력 센서 개발

[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 전기및전자공학부 윤준보 교수 연구팀이 비 오는 날이나 샤워 후에도 물기가 묻은 스마트폰 화면에서 '고스트 터치'와 같은 외부 간섭 없이 높은 해상도로 압력을 감지할 수 있는 나노 갭 압력 센서를 개발했다고 10일 밝혔다.

최근의 로봇들은 가벼운 물체를 정교하게 집을 수 있는 성과를 보였으며, 이러한 성능은 터치 센서가 제공하는 촉각 정보 덕분이다.

(왼쪽) 이번 연구에서 개발한 나노 갭 압력 센서의 사진. (가운데) 나노 갭 설계로 인해 프린지 필드가 억제되어 외부 간섭을 효과적으로 차단하는 모식도. (오른쪽) 실제로 제작된 나노갭 압력 센서의 전자 현미경 사진. [사진=한국과학기술원] 2025.03.10 [email protected]

그러나 물리적 간섭이 있는 환경에서 압력 감지는 여전히 어려운 문제였다. 이를 해결하기 위해 과기원 연구진은 인간의 촉각 수준에 가까운 압력 센서를 개발하는 데 성공했다.

연구팀은 정전용량 압력 센서의 간섭 요인을 분석한 결과, 센서 경계에서 발생하는 '프린지 필드(Fringe Field)'가 외부 요인에 매우 민감하다는 것을 발견했다.

이 문제를 해결하기 위해 프린지 필드를 억제하는 방향으로 연구를 진행했다. 결과적으로, 전극 간격을 수백 나노미터 수준으로 줄이면 간섭을 최소화할 수 있다는 점을 확인한 것이다.

연구진은 나노 갭 압력 센서를 제작해 다양한 압력 발생 물질에 대해 신뢰성 있게 압력을 감지하는 능력을 입증했다. 이 센서를 바탕으로 인공 촉각 시스템을 개발해 인간의 피부 압력 수용기를 모사할 수 있는 새로운 기술을 구현했다.

윤준보 교수는 "개발된 나노 갭 압력 센서는 비 오는 날에도 안정적으로 작동한다"며 "일상에서 겪는 불편을 상당히 줄일 수 있을 것"이라고 말했다.

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