- 어둠·안개 속에서도 로봇이 정보 인식, 스마트공장 활용 기대

유연한 반사형 디스플레이.[KAIST 제공]
유연한 반사형 디스플레이.[KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 사람은 색으로 정보를 확인하고 로봇은 눈에 보이지 않는 적외선으로 정보를 읽는 새로운 디스플레이 기술이 개발됐다.

KAIST는 전기및전자공학부 송영민 교수 연구팀이 연세대학교 유기준 교수 연구팀과 공동으로 가시광선과 근적외선 정보를 하나의 화면에 동시에 표시할 수 있는 유연한 반사형 디스플레이를 개발했다고 16일 밝혔다.

이번 기술의 핵심은 하나의 디스플레이를 사람과 로봇이 서로 다른 방식으로 읽을 수 있다는 점이다. 사람은 화면에 나타나는 색상을 확인하고, 로봇은 근적외선 카메라로 밝고 어두운 패턴을 인식한다.

기존 디스플레이는 색상이나 문자 등 사람의 시각에 맞춰 정보를 표시하기 때문에 조명이 부족하거나 안개가 낀 환경에서는 정보 인식에 한계가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 전압에 따라 빛의 흡수율이 달라지는 전기변색 고분자 소재 ‘피닷(PEDOT)’을 활용했다. 이 소재를 빛이 여러 차례 반사되는 얇은 구조와 결합해 전압 변화만으로 가시광선 영역의 색상과 근적외선 영역의 반사율을 동시에 조절하도록 했다.

사람과 로봇을 잇는 전자 이름표(AI 생성 이미지).[KAIST 제공]
사람과 로봇을 잇는 전자 이름표(AI 생성 이미지).[KAIST 제공]

디스플레이는 가로·세로 각각 4개씩 총 16개 픽셀로 구성됐다. 각 픽셀에는 박막 트랜지스터(TFT)를 연결해 개별적으로 제어할 수 있도록 했다. 이를 통해 원하는 위치에 다양한 색상과 근적외선 패턴을 표시하는 데 성공했다.

특히 젤 형태의 전해질과 유연한 기판을 적용해 디스플레이를 구부리거나 굽은 표면에 부착해도 작동하도록 설계했다.

연구팀은 실제 사람의 손등에 디스플레이를 부착한 상태에서 픽셀별 표시를 바꾸는 실험에 성공했다. 일반 카메라로는 색상 변화를, 근적외선 카메라로는 패턴 변화를 각각 확인했다.

어둡거나 안개가 있는 실험 환경에서도 근적외선 카메라를 이용해 패턴을 읽어냈다. 다만 어두운 환경에서는 별도의 근적외선 조명이 필요하다.

이번 기술은 사람과 로봇이 함께 작업하는 스마트공장에서 활용도가 높을 것으로 기대된다. 제품이나 운반 상자에 디스플레이를 부착하면 작업자는 색상으로 제품 종류와 공정 상태를 확인하고, 로봇은 근적외선 패턴을 읽어 필요한 정보를 파악할 수 있다.

정효은(왼쪽부터) KAIST 석박통합과정, 송영민 교수, 유기준(오른쪽 상단 왼쪽부터) 연세대학교 유기준 교수, 연세대학교 이찬우 박사과정, 연세대학교 조신일 박사과정, GIST 전재민 박사과정, GIST 이준서 석사과정.[KAIST 제공]
정효은(왼쪽부터) KAIST 석박통합과정, 송영민 교수, 유기준(오른쪽 상단 왼쪽부터) 연세대학교 유기준 교수, 연세대학교 이찬우 박사과정, 연세대학교 조신일 박사과정, GIST 전재민 박사과정, GIST 이준서 석사과정.[KAIST 제공]

로봇 자체에 부착해 다른 로봇이 작업 상태나 오류 코드를 확인하는 방식으로도 응용할 수 있다. 웨어러블 기기나 곡면 장비에 부착하는 차세대 정보 표시 장치로의 확장도 가능하다.

다만 현재는 16개 픽셀로 구성된 초기 시제품 단계다. 상용화를 위해서는 픽셀 수 확대와 장기 구동 안정성 확보, 외부 환경으로부터 소자를 보호하는 봉지 기술, 로봇의 카메라 판독 시스템과의 연동 등이 필요하다.

송영민 KAIST 교수는 “사람이 보는 색과 기계가 감지하는 근적외선 정보를 하나의 유연한 화면에서 함께 표현했다는 데 의미가 있다”며 “사람과 로봇이 함께 활동하는 공간에서 주변 밝기나 시야 조건에 따라 정보를 전달할 수 있는 디스플레이 기술로 발전하기를 기대한다”고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘npj 플렉서블 일렉트로닉스(npj Flexible Electronics)’에 지난달 20일 게재됐다.


nbgkoo@heraldcorp.com