한국기술교육대학교(총장 이성기)는 컴퓨터공학부 김상연 교수 연구팀이 로봇과 같은 전자장치가 사람과 촉각적으로 감정 교류를 할 수 있는 ‘감정촉각피부’를 개발했다고 밝혔다.

사람은 쓰다듬거나 꼬집기 등 다양한 촉각 제스처를 통해 정서적, 공감적, 감정적 상호작용을 한다. 최근 1인 가구, 노인인구 증가 등에 따라 사람의 돌봄 기능을 강화한 반려로봇이 각광받고 있는데, 이 같은 반려로봇과 사람이 적극적으로 감정교류를 하기 위해서는 다양한 촉각 제스처를 감지하고 이해할 수 있는 ‘감정촉각피부’가 필요하다.

‘감정촉각피부’는 어루만지고, 쓰다듬고, 때로는 꼬집거나 비틀고 하는 촉각행위 등을 모두 표현하고 인지해야 하므로 인간의 피부와 유사하게 부드럽고 잘 늘어날 수 있어야 하고, 장치 본연의 피부색을 그대로 표현하기 위해서는 매우 투명해야 한다.

이에 연구팀은 음식 포장을 위해 사용하는 ‘랩’에 착안하여 원료인 폴리염화비닐 젤(polyvinyl chloride gel)과 물을 용매로 하는 하이드로젤(hydrogel)을 결합, 투명하면서도 매우 잘 늘어나는 감정촉각피부를 개발하는데 성공하였다. 또한, 폴리염화비닐 젤과 하이드로젤의 제조 비율에 따른 특성을 확인했고 투명성과 신축성이 유지되면서 접착할 수 있는 방법을 제시하였다. 나아가, 개발한 촉각 피부를 통해 다양한 촉각 감정 구분 및 감정교류의 가능성을 확인하였다.

연구의 책임자인 김상연 교수는 “최근 개발되고 있는 반려 로봇은 대부분의 행동패턴이 비슷하고 사람과 공감하고 사람의 감정 상태에 따라 알맞게 표현하는 능력이 다소 부족하여 정서적 상호작용에 한계가 존재한다.”며 “이번에 개발한 감정촉각피부는 사람이 하는 대부분의 촉각적인 행동(어루만지기, 쓰다듬기, 톡톡치기, 꼬집거나 비틀기 등)의 인지가 가능하기에 반려 로봇과 같은 사람과 감정교류가 가능한 다양한 감정 공유장치 개발시 새로운 기준이 될것으로 기대된다.”고 밝혔다.

제 1저자인 금오공대 최동수 교수는 “이번 연구 성과는 일상생활에서 주로 이용하는 음식물 포장용 랩에 사용되는 물질을 개량시킨 결과로, 가격이 저렴할 뿐만 아니라 투명하고 잘 늘어나는 특성을 가져 웨어러블 장치, 로봇, 의수, 스마트폰 등 여러 분야에 적용 가능할 것으로 기대된다 ” 라고 밝혔다.

해당 연구는 교육부와 한국연구재단이 추진하는 대학중점연구소사업(연구소장 : 김상연 교수)의 지원으로 수행됐다. 연구책임자인 김상연 교수 외에 김상연 교수연구실 학생인 이석한 박사과정, 성균관대 방창현 교수, 포항공과대학교 최승문 교수, 한국기술교육대 배진우 교수가 참여하였으며, 한국기술교육대에서 박사학위(지도교수 김상연)를 받은 금오공과대학교 최동수 교수가 제1저자로 참여했다. 이번 연구의 성과는 화학 공학 분야 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널 (Chemical Engineering Journal)’온라인판에 3월 31일 게재되었다.

한편 김상연 교수는 ‘전기장에 의해 형상이 변화하는 렌즈’, ‘굳기가 자유자재로 변화하는 로봇용 인공피부’ 등을 최초로 개발한 바 있으며, ‘가상환경 상황에 따라 부피, 무게중심 및 길이 등이 변화하는 컨트롤러’를 개발하며 학계와 산업계의 주목을 받고 있다.


▲ 고투명 , 고신축성 감정촉각피부와 다양한 촉각 제스처에 대한 측정 데이터
   ( 그림설명 ) 개발한 감정촉각피부는 높은 광투과도 (90% 이상 ) 와 높은 신축성 (450% 이상 ) 을 가지고 있으며
    64 개의 센싱 셀로 이루어져 있다 . 센싱 물질과 전극 물질이 공유 결합을 통해 강력하게 부착되어 외부의 강한
    기계적 자극에도 쉽게 파손되지 않는다 . 개발한 감정촉각피부는 쓰다듬기 , 두드리기 , 꼬집기 , 비틀기 등 다양한
    촉각 제스처를 측정할 수 있다 .