신소재공학과 김선국 교수,
착용형 웨어러블 다채널 근전도 센서 개발
- 국제학술지 IEEE Transaction on Industrial Electronics 5.10(월) 온라인 게재

[그림1] 신소재공학과 김선국 교수, Srinivas Gandla 박사

신소재공학과 김선국 교수 연구팀(제1저자 Srinivas Gandla 박사)이 로봇암을 원거리에서도 사람의 팔처럼 제어할 수 있는 착용형 웨어러블 다채널 암밴드 센서를 개발했다고 밝혔다.

기존의 암밴더는 장시간 사용이 불편하거나 피부에 완전히 밀착되지 않아 정확한 근전도 센서값을 모니터링하는 데 한계가 있었다. 이에 연구진은 사람 팔 근육의 미세한 근전도신호를 읽을 수 있는 착용형 웨어러블 암밴더를 개발하고 사람의 제스처에 따라 로봇암이 움직일 수 있는 시스템을 구축했다. 

연구진은 장시간 움직이는 착용자의 팔 근육 동작을 안정적으로 포착하기 위해, 자연의 형상을 기반으로 서펜타인과 키리가미 구조를 응용한 신디자인 전극패턴으로 x, y, z축에 대해 응력의 최대 150%까지 힘을 가해도 기계적․전기적으로 안정성을 갖는 신축성 전극 구조를 갖춘 고감도 생체신호 모니터링 센서를 개발했다.
   ※ 키리가미(Kirigami) : 자르다를 의미하는 일본어 ‘kiri’와 종이를 뜻하는 ‘gami’가 합쳐져, 특정 패턴이나 모양으로 자른 뒤 접었을 때 입체 형상을 나타내는 형태

[그림2] 원격으로 로봇을 조정하기 위한 착용형 웨어러블 암밴더 센서 시스템

본 기술은 언택트산업, 로봇산업, 의료산업에서 사람과 디지털기기를 연결해 줄 수 있는 수단으로 사람의 “제스처”를 생체신호, 즉 근전도를 통해 수신해 디지털 기기의 제어 신호로 활용 가능하다.

Gandla 박사는 성균관대 해외우수신진연구자 사업의 지원을 받아 본 연구에 참여했으며, 연구의 핵심 기술인 신축성 전극 소재 기술은 2021년 티앤엘(사)의 ‘스마트 온도계’ 제품 개발에 응용되어 기술이전을 진행했다.

[그림3] 착용형 암밴의 제어 시스템

Gandla 박사는 “향후 아이언맨의 전자슈트와 결합해 착용자의 생체신호를 직접적이고 안정적으로 생체신호정보를 전달할 수 있는 인공 근전도 센서시스템에 활용되길 기대한다”고 말했다.

본 연구는 한국연구재단 중견연구사업(2021R1A2B5B02002167)과 경기도 지역협력연구센터사업(GRRC 2017-B06)의 지원을 받았으며, 세계적으로 권위 있는 학술지 중의 하나인 IEEE Transaction on Industrial Electronics (전자분야 상위 5% 이내) 5.10(월) 온라인 게재되었다.