울산과학기술원(UNIST)은 정임두 기계공학과 교수 연구팀이 안구 움직임만으로 로봇 팔을 원격 제어할 수 있는 스마트 콘택트렌즈를 개발했다고 밝혔다.

렌즈에는 100개(10x10)의 빛 검출 센서가 집적돼 있다. 눈을 움직일 때 달라지는 빛 분포를 센서가 읽어내 시선 방향을 추적하는 원리로, 위·아래·좌·우는 물론 대각선 방향까지 구분할 수 있다. 안구 깜박임으로 물건을 집는 동작도 가능하다.

연구팀은 둥근 렌즈 표면에 센서를 직접 인쇄하기 위해 '메니스커스 픽셀 프린팅(MPP)' 기술을 독자 개발했다.

해당 기술은 노즐 끝의 센서 원료 잉크를 렌즈 표면에 찍어내는 방식으로, 잉크가 건조되면 빛을 감지하는 페로브스카이트 물질만 남아 센서 역할을 한다. 별도 마스크 없이도 다양한 안구 곡률에 맞춰 개별 맞춤형 렌즈 제작이 가능한 게 장점이다.

렌즈의 좁은 공간에 따른 신호 해상도 문제는 AI로 해결했다. 딥러닝 기반 초해상도 기술을 적용하면 100개 센서에서 최대 6400개(80x80) 센서에 해당하는 신호 데이터를 얻을 수 있다. 신호 재구성 시간은 0.03초로, 정보가 실시간 수준으로 로봇 팔에 전달된다. 안구 모형 실험에서 방향 인식 정확도는 99.3%를 기록했다.

정임두 교수는 "별도의 컨트롤러 없이 인간의 시각 정보를 로봇 제어 신호로 직접 변환하는 인간-기계 상호 작용 시스템 구현이 가능함을 증명했다"며 "증강현실 기반 산업용 로봇 원격 제어, 재난·재해 환경 탐사 로봇, 국방 무인체계 및 드론 조종, 의료·재활 지원 시스템 등 다양한 분야로 확장될 수 있는 잠재력을 지닌다"고 밝혔다.

이번 연구는 재료과학 분야 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)'에 3월 11일 게재됐으며 최신호 전면 표지 논문으로 선정됐다.