인공 감각 시스템을 묘사한 이미지(사진. 카이스트)

카이스트 바이오 및 뇌 공학과 박성준 교수 연구팀이 7월 12일(월) 고려대학교 천성우 교수, 한양대학교 김종석 박사 공동 연구팀과 함께 인간 피부 신경 모사형 인공 감각 인터페이스 시스템을 개발했다고 밝혔다. 이와 같은 인공 감각 시스템은 가상·증강 현실, 메타버스, 화상 환자를 위한 인공피부, 로봇형 의수·의족 등에 사용될 수 있다. 또한, 사람이 가진 다양한 유형의 촉각 수용기를 통해 압력이나 진동 등의 정보를 조합해 촉각을 감지하므로, 완벽한 시스템의 구현은 더 힘들다.

연구팀은 문제 해결을 위해 나노 입자 기반의 복합 촉각 센서를 제작한 후, 실제 신경 패턴에 기반한 신호 변환 시스템과 연결하는 방법을 사용했다. 이 두 가지 기술의 조합을 통해 연구팀은 인간의 촉각 인식 프로세스를 최대로 모방하는 인공 감각 인터페이스 시스템을 구현하는 데 성공했다.

이 시스템을 동물 모델에 적용한 결과, 연구팀은 인공 감각 시스템에서 발생한 신호가 생체 내에서 왜곡 없이 전달되며, 근육 반사 작용 등 생체 감각 관련 현상들을 구현할 수 있음을 확인했다. 이와 함께 연구팀은 지문 구조로 만든 감각 시스템을 20여 종의 직물과 접촉해 딥 러닝 기법을 통해 직물의 질감을 99% 이상 분류할 수 있을 뿐만 아니라 학습된 신호를 기반으로 인간과 동일하게 예측할 수 있음을 보여줬다.

박성준 교수는 “이번 연구는 실제 신경 신호의 패턴 학습을 바탕으로 한 인간 모사형 감각 시스템을 세계 최초로 구현했다는 데 의의가 있다. 해당 연구를 통해 향후 더욱 현실적인 감각 구현이 가능할 뿐만 아니라, 연구에 사용된 생체신호 모사 기법이 인체 내 다양한 종류의 타 감각 시스템과 결합될 경우 더욱 큰 시너지를 낼 수 있으리라 기대한다.”라고 말했다.