[더테크=조재호 기자] 카이스트가 착용자의 피부 상태에 영향 없이 장기간 안정적으로 전기 신호 측정이 가능한 근전도 센서 기술을 개발했다. 웨어러블 로봇 제어에 큰 도움이 될 전망이다.

카이스트는 정재웅 전기및전자공학부 교수와 김정 기계공학과 교수 연구팀이 공동 연구를 통해 피부 상태에 영향을 받지 않는 고품질 전기 생리 측정이 가능한 신축·접착성 마이크로니들 센서를 개발하는데 성공했다고 23일 밝혔다.

다양한 재활치료에 활용되는 웨어러블 로봇은 사람의 움직임을 인식하기 위해서 몸에서 발생하는 근전도를 측정하는 전기 생리 센서가 필요하다. 하지만 기존 센서들은 시간에 따라 신호의 품질이 떨어지거나 피부의 털, 각질, 땀 등의 영향을 많이 받고 피부보다 단단한 물성으로 노이즈를 만들었다.

이번에 개발된 마이크로니들 센서는 잘 늘어나며 접착성이 있는전도성 기판에 피부 각질층을 통과할 수 있는 마이크로니들 어레이를 집적해 장기간 고품질의 근전도 측정이 가능하며 착용자의 피부 상태 변화에 상관업이 웨어러블 로봇을 안정적으로 제어할 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 실리콘 중합체 기판에 마이크로니들을 집적해 센서를 제작했다. 각질층을 투과해 피부 접촉 저항을 효과적으로 낮춰 피부가 오염돼도 고품질의 전기 생리 신화를 얻을 수 있고 부드러운 전도성 접착 기판이 사람의 움직임으로 인한 피부의 늘어짐에 순응해 편안한 착용감을 제공한다. 동작 잡음도 최소화됐다.

연구팀은 센서의 효용성을 검증하기 위해 웨어러블 로봇을 이용한 동작 보조 실험을 진행했다. 다리에 부착한 센서 패치는 근육에서 발생하는 전기신호를 감지하고 동작 의도를 웨어러블 로봇에 전송해 무거운 짐을 손쉽게 들어올릴 수 있도록 도와준다.

아울러 마이크로니들 센서 패치를 사용했을 때 피부 상태나 신체 움직임의 크기 및 종류와 상관없이 안정적인 근전도 정보를 보낼 수 있었다. 이를 통해 연구팀은 웨어러블 로봇이 사용자 동작을 효과적으로 보조할 수 있음을 확인했다.

이번 연구를 주도한 정재웅 카이스트 교수는 “신축·접착성 마이크로니들 센서는 피부 상태에 영향을 받지 않아 안정적인 근전도 센싱을 통해 더욱 정확하고 안정적인 웨어러블 로봇 제어를 가능하게 한다”며 로봇을 활용한 환자의 재활을 더 쉽게 할 수 있을 것“이라고 말했다.

이번 연구는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 1월 17일자에 게재됐다.