ETRI, 반도체 클린룸 없이 대면적 '유연 전자피부' 만든다

인시튜 공정, 저비용 유연 센서 제작 기술 개발

'지능형 로봇 촉각' 구현 기반 확보, 상용화 속도

[대전=뉴시스] 대면적 제작이 가능한 정전용량 기반 유연 센서 공정 및 활용 예시도.(사진=ETRI 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 현장에서 바로 제작이 가능한 유연 전자피부 기술을 확보해 로봇과 웨어러블 기기 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 전자피부의 실용화 가능성을 높였다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 고려대학교 세종캠퍼스 제어계측공학과 안준성 교수팀과 공동으로 청정공정 시설인 반도체 클린룸 없이도 넓은 면적의 멀티모달 센서를 제작할 수 있는 인시튜(In-situ) 공정 기반의 전자피부(electronic skin) 제작 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

멀티모달 센서는 여러 감각을 동시에 인식하는 센서고 인시튜(In-situ) 공정은 다른 장소로 옮기지 않고 동일한 환경이나 제자리에서 공정 또는 실험을 바로 수행하는 방식이다.

전자피부는 사람의 피부처럼 압력이나 접촉을 감지하는 얇고 유연한 센서로, 지능형 로봇의 정밀한 촉각 구현에 활용될 수 있는 핵심 기술이다.

기존 유연 전자센서는 마스크 공정(Photomask Process)과 진공증착, 식각 등의 반도체 제조공정을 거쳐야 했기 때문에 고가의 클린룸 설비가 필수적이고 공정단계가 다수로 분리돼 있어 복잡했다.

특히 사람과 유사한 형태의 휴머노이드 로봇처럼 넓은 표면에 촉각센서를 부착하려면 공정 안정성과 신뢰성을 동시에 확보해야 하는 어려움도 뒤따랐다.
 
이번에 연구진은 초정밀가공이 가능한 'UV 레이저'와 '3D 프린터' 만으로 별도의 마스크 공정없이 센서를 제작할 수 있는 마스크리스(Maskless) 인시튜 공정 기술을 설계해 기존 문제를 극복했다.

이를 통해 미세다공성 유전체 기반 대면적 정전용량식 유연 촉각 센서 어레이를 단시간에 높은 재현성으로 구현했으며 공정단계를 획기적으로 단순화해 제작효율을 높였다. 또 고가의 클린룸 설비 의존도를 크게 낮추면서 응용 맞춤형 제작 확장성과 생산성을 동시에 확보했다.

이 기술은 공정을 별도로 분리하거나 이송하지 않고 하나의 연속된 과정으로 제자리에서 센서를 제작할 수 있으며 곡면이나 굴곡이 있는 복잡한 형상의 대상에도 자유롭게 적용이 가능하다.

이어 ETRI는 센서소자 수준을 넘어 시스템 레벨까지 구현해 실제 로봇과 인간-기계 인터페이스 환경에서의 활용 가능성을 입증했다.

연구 성과는 전자소자 분야 세계적 학술지인 네이처 파트너 저널 플렉서블 일렉트로닉스(npj Flexible Electronics)에 최근 게재됐다.

ETRI 김혜진 책임연구원은 "이번 인시튜 공정 기반 전자피부 기술은 대면적 유연 센서 제작의 진입 장벽을 크게 낮추는 동시에 로봇과 인간 간 상호작용 기술 구현 가능성을 한 단계 발전시킨 핵심 기술"이라며 "향후 지능형 로봇, 웨어러블 디바이스, 인터랙티브 시스템 전반으로의 적용이 기대된다"고 밝혔다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]