스마트센서-네트워크-사용자교감

「감성기술 기반 사물인터넷 및 오감센서 기술개발 동향 및 전망」

전도성 폴리머 방식을 활용한 인체압력분포 측정(의료, 재활, 스포츠), 전기활성폴리머를 사용하여 진동 액추에이터를 구현한 스마트 기기, 유체펌프를 이용한 실감 키보드 등의 스마트 기기, 운전자에게 가속 페달에서 발을 떼라는 신호를 주고 전 기 모터 주행 시 엔진이 가동되는 시점을 알려주는 햅틱 페달의 기술도 소개..

사물인터넷 구현에 있어서 인간 감성을 기반으로 한 오감인식센서/스마트센서와 인식정보 처리를 위한 빅데이터 기술에 대한 중요성이 부각되고 있다.
특히 센서 관련 시장은 향후 5년 내에 약 1천400억달러 수준으로 성장할 차세대 성장산업으로 주목받고 있다. 제어, 판단, 저장 통신 기능이 결합되어 네트워크상의 자원을 활용하여 컴퓨터도 육감을 가지게 된다.

즉 가까운 미레엔 모든 사물에 센서가 부착되어 세계는 새로운 피부층이 형성될 것으로 판단되어 지고 있다.

실시간 센서 데이터를 저장 분석하여 의미 있는 정보를 추출해내고 필요한 데이터들이 누적되어 유용한 자료가 되게끔 된다는 것이다.

컴퓨터에 오감인식 기술을 사용함으로써 사용자의 의도나 감정을 미리 파악하는 맥락을 인식하는 디지털 육감을 실현한다는 것이다.
지난 3월 4일 (주)비즈오션 주최로「감성기술 기반 사물인터넷 및 오감센서 기술개발 동향 및 전망」세미나가 진행됐다.

한국기술센터에서 개최된 이번 세미나에서는
▲감성인지 기술 동향과 향후에 대한 전망(서울대학교 윤명환 교수)
▲감성 기반 촉각인식 신기술 개발 동향 및 발전 방향(표준과학연구원 김민석 박사)
▲디지털 오감계 사물인터넷의 빅데이터 활용과 전망(전자부품연구원 지영민 선임연구원)
▲모션인식 및 3D 센싱 기술개발 동향과 시장 전망(ETRI 유문욱 연구원)
▲차 세대 바이오 인식 기술개발 및 표준화 동향과 사업화 전략(한국인터넷진흥원 김재성 수석 연구원)
▲첨단 위료서비스 및 헬 스케어용 BCI & BBI 기반 뇌신경조절 기술 개발과 산업화(카톨릭대학교 정용안 교수)가 발표됐다.

특히「촉각센서와 액추에이터 기술」이라는 주제 발표를 맡은 한국표준과학연구원 김민석 박사는 향후 5년안에 컴퓨터가 오감을 갖게 될 것이라며 오감 인식기술의 부상을 예고했다.
인간과 기계의 소통이 활발히 이루어지는 시점이 한 층 가까워져 왔다는 말이다.

■ 스트레인 게이지(strain gauge) - 금속선의 체적 변화(변형)로 인한 저항 변화이며, 쉽게 구현 가능하며, 경제적, 저항 변화율이 매우 작은 것이 장점이다.

■ 압저항(piezoresistive)은 반도체 재료에 외부 변형이 가해지면 밴드갭에 에너지 변화로 인한 저항 변화 방식이며, 저항 변화율은 금속의 100배 정도로 매우 크고, 제조 비용이 많이 들어간다는 게 단점이다.

■ 정전용량은 변형에 의한 유전체 사이에 있는 두 전극의 정전용량 변화 방식이며, 유연한 재료와 사용이 용이하며, 우수한 성능을 갖고 있으나 신호처리가 복잡한 단점이 있다.

■ 전도성 고무·잉크(conductive rubber·ink)는 외부 힘이 가해질 때 고무재료 안에 분포된 전도성 입자의 간격 변화로 인한 저항 변화(고무) 방식과 인쇄된 두 잉크재료의 접촉면적 변화(잉크) 방식이 있다.
이는 경제적, 대면적 구현이 용이하나 일정하지 않은 특성이 있다.

■ 압전(piezoelectric)방식은 외부 힘이 가해질 때 전위차가 발생하는 재료를 사용하며, 힘의 변화에 민감하지만 동적인 자극 검출이 유리하다.

배선방식으로는 일대일 배선방식, 매트릭스 배선방식, 외부 배선방식, 무선방식이 있는데 현재 가장 많이 사용되는 방식은 매트릭스 방식이다.
이러한 촉각 센서를 고도로 디스플레이하는 것이 관건인데 촉감 디스플레이 기술의 종류는 크게 촉각(Tactile)과 역감(kinesthetic) 으로 나눌 수 있다.

촉각은 진동감과 표면질감을 나타낸다. 역감은 유압, 공압과 전기모터로 나타낸다.
구체적으로 진동감은 회전모터, 선형모터, 충격액추에이터, 압전액추에이터, 전기활성폴리머로 구분되어지며 표면질감 은 정전기력, 압축공기, 핀 배열, 초음파로 구분되어진다.
특히 고선명(HD) 촉각 디스플레이의 요건으로는 빠른 응답속도와 진도의 주파수와 크기를 독립적으로 제어, 주파스 대 역이 0~250Hz, 선택적 기계적 수용기 자극이어야 한다.

이러한 촉감기술의 응용 기술은 전도성 잉크를 이용한 멀티터치 힘 감지 입력 패드, 힘 입력 터치스크린 등의 터치 입력, 미래의 터치 스크린 등의 IT와의 인터페이스에 응용된다.
또한 전도성 폴리머 방식을 활용한 인체압력분포 측정(의료, 재활, 스포츠), 전기활성폴리머를 사용하여 진동 액추에이터 를 구현한 스마트 기기, 유체펌프를 이용한 실감 키보드 등의 스마트 기기, 운전자에게 가속 페달에서 발을 떼라는 신호를 주고 전기 모터 주행시 엔진이 가동되는 시점을 알려주는 햅틱 페달 등의 스마트기기가 개발되었다.
이처럼 스마트 기술은 광 속도로 진화하고 있다고 해도 과언이 아니라 말할 수 있다.

하지만 무턱대고 다 이용한다는 것은 불가능 할 뿐 아니라 어리석은 짓이라 볼 수 있다.

현재의 위치에서 의미 있는 사업으로의 전환점인지 꼼꼼히 검토하여 내것으로 만드는 현명한 선택이 필요하다고 사료된다. <정경원 기자 / press@iunews.co.kr>