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▲ 그림(a) 연구진은 패치형 센서를 얼굴 입 주변과 목, 이마, 눈 아래 등에 부착해 웃거나 우는 감정을 구별하고 눈동자가 움직이는 방향까지 정확히 읽어냈다. 그림(b) 연구진은 투명한 전도성 고분자 탄성체(PEDOT:PSS) 사이에 단일벽탄소나노튜브를 배치한 샌드위치 구조물을 투명하고 신축성이 뛰어난 고분자(PDMS) 기판 위에 부착해 패치형 센서를 만들었다.
국내 연구진이 투명하고 신축성이 뛰어난 패치형 센서를 사람의 얼굴 표면에 부착, 얼굴 근육의 움직임을 통해 감정변화를 읽어내는 기술을 개발했다.
성균관대 신소재공학부 이내응 교수팀은 4일 외부 힘에 쉽게 변형되는 단일벽탄소나노튜브(SWCNT)를 높은 전도성을 띄는 투명한 고분자 탄성체(PEDOT:PSS) 사이에 배치한 샌드위치 구조의 센서를 얼굴 표면에 부착, 이 센서를 통해 감정 변화를 읽는 데 성공했다고 밝혔다.
이 연구결과는 미국화학회(ACS)가 발행하는 나노과학 학술지 'ACS 나노(ACS NANO, 4월 13일자)' 온라인판에 게재됐다.
사람은 다양한 감정을 얼굴 표정으로 드러내며 표정은 60가지 이상의 얼굴 근육들과 눈의 크기, 움직임 등으로 나타난다. 하지만 이런 움직임의 변화는 아주 미세해 눈으로 보는 것만으로는 식별하기 어렵다.
이 교수팀은 투명하고 부드러운 패치형 센서를 개발해 사람의 입 주변이나 이마, 눈 아래 등에 부착해 표정이 변할 때 근육 움직임을 측정해 웃거나 우는 감정을 구별하고 눈동자가 움직이는 방향까지 정확하게 읽어냈다.
연구진이 개발한 센서는 투명한 전도성 고분자 탄성체(PEDOT:PSS) 사이에 단일벽탄소나노튜브(SWCNT)를 배치한 샌드위치 구조물을 투명하고 신축성이 뛰어난 고분자(PDMS) 기판 위에 부착한 것이다.
샌드위치 중간층의 단일벽탄소나노튜브는 전도성 고분자 탄성체와 서로 전기적으로 연결돼 있어 얼굴 표정이 변할 때 변형이 생기면 저항이 민감하게 바뀌는 압저항 성질을 갖게 된다.
감정이 변할 때 생기는 얼굴 근육의 움직임이 센서 내 전기 저항의 변화를 유발, 이에 따른 전류 흐름의 변화를 측정하면 감정 변화를 읽을 수 있다.
미국화학회는 이 연구에 대해 "(이 교수팀이) 사람들이 얼굴 표정을 읽어내는 것과 똑같은 일을 할 수 있는 매우 민감한 웨어러블 센서를 개발했다"며 "이 기술이 인간과 더욱 비슷한 로봇 개발에 기여할 것"이라고 평가했다.
연구진은 앞으로 피부의 미세한 온도변화 등을 감지하는 다른 센서들과 접목해 더 세밀하고 다양한 감정을 모니터링하는 센서를 연구할 계획이다.
이 교수는 "피부에 부착하는 패치형 센서는 인간 감정을 읽어내는 로봇 등 인간과 교감할 수 있는 감성형 스마트 기기에 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.
그는 또 "이런 센서를 신호처리칩, 통신소자, 에너지 저장장치와 결합해 사물인터넷(IoT) 소자에 적용하면 루게릭병, 파킨슨병 등 신체 근육 퇴화로 얼굴 근육을 이용해 소통하는 환자들에게도 도움을 줄 수 있을 것"이라고 덧붙였다.