[ATN뉴스=이기종 기자] 한국연구재단(NRF)은 한국과학기술원 기계공학과 오일권 교수팀이 스마트폰이나 햅틱 반응형 디스플레이를 정교하게 터치할 수 있는 소프트 터치 액츄에이터 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

일종의 디지털 촉각인 ‘햅틱’을 구현해 사람 또는 전자디바이스와 섬세한 피드백을 주고받는 한편 가상현실이나 증강현실을 보다 실감나게 하려는 연구가 활발하다.

주로 부드러운 인공근육 기반 소프트 액츄에이터에 대한 연구가 많이 이뤄지고 있지만, 낮은 전압에서는 반응속도가 너무 느려 터치형 액츄에이터로 활용하기에 어려움이 있었다.

인체에 나쁜 영향을 주거나 디바이스의 오작동을 유발하지 않으면서 터치 피드백을 주고받기 위해서는 저전압 구동이 전제되어야 하기 때문이다.

이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 부드럽고 얇은 박막형의 소프트 터치 액츄에이터를 원격으로 조정해 스마트폰 화면 위에서 전자피아노 연주하기, 전자책 넘기기, 화면스크롤하기 등을 시연해냈다.

연구과정을 보면 저전압에서도 빠르게 반응할 수 있는 높은 효율의 소프트 액츄에이터를 위한 새로운 소재를 물색했다.

이후 유연성을 위해 금속을 배제한 공유결합으로 된 다공성 고리화합물(트라이어진 고리)을 합성하고 널리 쓰이는 전도성 고분자(PE DOT-PSS)를 결합했다.

트라이어진 고리(Covalent Triazine Framework, CTF)는 다공성 내인성 미세조도(PIM-1) 고분자로 이루어진 물질이다.

이로 인해 실제 이 소재의 액츄에이터로 만든 인공손가락은 낮은 전압(±0.5V)으로도 빠르게 큰 변형을 만들 수 있어 부드러운 터치반응을 유도할 수 있었다.

또 핵심은 다공성 탄소구조체로 인해 비표면적을 극대화한 것이다. 비표적을 넓혀 표면전하량을 늘리는 한편 작동속도와 반응성도 높일 수 있었다. 실제 0.5V에서 17mm 정도 구부러지는 변형을 확인했다.

이 연구결과에 의하면 개발된 소프트 터치 액츄에이터를 배열형태로 확장해 스마트폰 전자피아노 어플리케이션 위에서 연속적 터치를 통해 ‘Happy Birthday’를 연주했고 전자책넘기기와 화면스크롤 기능 등을 구현했다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구사업(창의연구)의 지원으로 수행됐고 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)에 10월 23일 게재됐다.