스마트폰·태블릿 액정 같이 깨지기 쉬운 화면을 부드럽게 터치해 다양한 작업을 할 수 있는 ‘인공 손가락’이 개발됐다.
한국연구재단은 오일권 카이스트(KAIST) 기계공학과 교수 연구팀이 스마트폰이나 햅틱 반응형 디스플레이를 정교하게 터치할 수 있는 소프트 터치 액츄에이터(전기 신호를 기계 운동으로 변환하는 장치) 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.
연구팀은 부드럽고 얇은 박막형의 소프트 터치 액츄에이터를 원격으로 조정, 스마트폰 화면 위에서 전자피아노 연주하기, 전자책 넘기기, 화면스크롤하기 등을 시연해냈다.
최근 로봇공학 분야에서는 인공 근육을 모방해 섬세한 작업을 수행할 수 있는 소프트 액츄에이터에 대한 연구가 많이 이뤄지고 있지만, 낮은 전압(±0.5V)에서 대부분의 구동기는 움직이지 않거나 섬세한 움직임이 불가능하다. 반응속도가 너무 느려 터치형 액츄에이터로 활용하기에 어려움이 있다.
이에 연구팀은 저전압에서도 빠르게 반응할 수 있는 높은 효율의 소프트 액츄에이터를 위한 새로운 소재를 물색했다.
연구팀에 따르면 다공성·내인성 미세조도(PIM-1) 고분자로 이뤄진 물질인 트라이어진 고리(Covalent Triazine Framework, CTF)를 합성하고, 널리 쓰이는 전도성 고분자(PE DOT-PSS)를 결합해 소프트 액추에이터의 유연 전극을 만들었다. 이 기술의 핵심은 다공성 탄소구조체로 비표면적을 극대화한 것으로 표면 전하량을 늘리고 작동속도, 반응성 등을 개선했다.
이를 활용해 만든 인공 손가락은 낮은 전압으로도 빠르게 큰 변형을 만들 수 있어 부드러운 터치반응을 유도할 수 있었다. 0.5V의 매우 낮은 전압에서 17mm 정도 구부러지는 변형도 확인했다.
연구팀은 스마트폰 전자피아노 앱(애플리케이션)을 켜고 인공 손가락으로 생일 축하곡 ‘해피 버스데이(Happy Birthday)’를 연주했으며, 전자책 넘기기, 화면 스크롤 기능 등도 구현했다. 이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재됐다.