ETRI, 편광 선택 가능한 광소자 개발

정밀 제어 장치(스텝 모터 지그)에 장착된 광소자의 모습.<사진=ETRI>
정밀 제어 장치(스텝 모터 지그)에 장착된 광소자의 모습.<사진=ETRI>
국내 연구진이 사람의 피부에서 느끼는 촉각이나 압력을 보다 정밀하고 정확하게 제어할 수 있는 소자 원천기술 개발에 성공했다. 향후 로봇이나 장애인에게도 인공피부를 적용할 수 있을 전망이다.

ETRI(한국전자통신연구원)는 빛의 편광 현상을 이용해 통신할 때 수평, 수직의 전기장 모두를 활용해 전송 용량을 2배 증가시키는 1cm x 1cm 광소자 개발에 성공했다고 4일 밝혔다.

편광 현상은 빛이 진행할 때 빛의 전기장 진동방향이 한 쪽 방향으로만 존재하는 것을 말한다. 이때 그래핀을 이용해 편광소자를 만들면 전기장의 진동방향이 수평(TE)하거나 수직(TM)인 편광을 만들 수 있다. 하지만 기존 편광 소자는 한 종류의 편광만을 영구적으로 결정, 선택이 어려웠다.

연구팀은 마이크로 광기계 시스템 기술을 활용,  하나의 소자에서 수평과 수직 어느 방향으로도 자유로이 선택해서 쓸 수 있는 소자를 만들었다. 연구팀은 이를 기반으로 압력 변화를 광학적으로 감지할 수 있는 '광학식 압력센서를 개발할 계획이다.

기존 압력센서는 주로 전기식이다. 간섭이 심하고 정전용량에 맞는 소자 활용시 소자가 단단해지는 문제점들이 있다.

연구팀은 전기식이 아닌 광학식 소자를 활용해 문제점을 해소할 예정이다. 광소자의 경우 전기는 읽는데만 사용하고 빛을 중간 매개체로 활용해 소자의 강도가 달라지는 것을 방지했다.

압축이 잘되는 고무나 스프링 등 압력 제어 물질에 광학식 압력 센서를 부착하며 누르는 정도에 따라 달라지는 광신호를 감지할 수 있어 인공피부에 적용할 수 있다는게 연구팀의 설명이다.

또 피부 감각을 잃어버린 사람도 센서의 도움을 받아 뇌와 통신하면서 누군가 피부에 접촉하는 느낌도 알 수 있게 된다.

연구팀에 의하면 그동안 손가락이 구부러지는 곳 등 소자를 활용하기 어려워 개발에 차질이 있었는데 광소자는 빛이 지나가는 매질만 만들면 유연한 제품도 개발 가능하다.

김승환 바이오IT연구본부장은 "향후 인공피부에 적용 가능토록 본격적인 연구개발을 추가로 할 계획이다. 또한 촉각센서를 개발해 보다 넓은 범위에서 미끄러짐이나 압력을 인공적으로 구현하는 것이 최종 목표"라고 말했다.

이번 성과는 독일 와일리(Wiley-VCH) 출판사의 광학 기술 국제학술지 '레이저 광학 리뷰' 온라인에 지난 8월 초 등재됐다.

저작권자 © 헬로디디 무단전재 및 재배포 금지