POSTECH 박성민 연구팀, ‘컴퓨터 비전 기반 광학 스트레인’ 센서 개발

POSTECH IT융합공학과·기계공학과 박성민 교수, 기계공학과 박사과정 홍성욱 씨 연구팀은 컴퓨터 비전(Computer vision) 기술을 광학 센서에 접목해 소프트 스트레인 센서의 한계를 극복하는 데 성공했다. 

이 연구는 세계적으로 권위 있는 학술지인 ‘npj 플렉서블 일렉트로닉스(npj flexible electronics)’에 개재됐다.

연구팀은 이번 연구를 통해 ‘컴퓨터 비전 기반 광학 스트레인(Computer Vision-based Optical Strain, 이하 CVOS)’ 센서 기술을 개발했다. 

CVOS 센서는 전기적 신호를 사용하는 기존 센서와 달리, 마이크로(Micro) 사이즈의 광학 패턴을 컴퓨터 비전과 광학 센서로 분석해 변형에 대한 정보를 얻을 수 있다. 

이 기술은 센서의 성능을 저하시키는 요소들을 근본적으로 배제하여 내구성을 높이고, 제조 공정을 간소화해 센서의 상용화에 매우 유리하다는 장점을 가지고 있다.

CVOS 센서는 기존 센서들이 2축 방향만 감지했던 것과 달리 실시간 다축성 스트레인 매핑을 통해 3축 회전 동작까지 감지했다. 

하나의 센서로 다양하고 복잡한 신체 움직임을 보는 데 성공한 것이다. 연구팀은 재활 치료용 신체 보조기에 CVOS 센서를 적용한 실험을 통해 이를 입증했다.

이 센서는 신호 검출 과정에서 발생하는 오류를 최소화하는 인공지능(AI) 기반 응답 보정 알고리즘을 탑재해 결과의 신뢰성이 높으며 1만 회 이상 반복된 실험에서도 우수한 성능을 유지했다.

박성민 교수는 “CVOS 센서를 통해 다양한 방향과 각도의 신체 동작을 구분함으로써 효과적인 재활 치료가 가능하다”며 “목적에 따라 설계 지표와 알고리즘을 변경한다면 다양한 산업 분야에도 적용할 수도 있어 잠재력이 무궁무진한 기술이다”고 전했다.