일본 시마네대학교의 하세가와 히로유키 준교수 연구팀이 외부 전원이 필요없는 새로운 시각센서 기술을 개발했다. 불량품 감지 장치나 자동차의 자율주행 시스템 등에 사용하는 카메라를 대체하는 센서로의 응용을 기대할 수 있을 것으로 보고, 실용화를 위한 연구를 추진한다.

▲ 개발한 시각 센서 이미지

정보통신연구기구 미래ICT연구소, 전기통신대학교와 공동으로 개발했다. 기술은 인간 등의 뇌에 있는 시각기능을 모방해서 소금호수(염호)에 사는 고도 호염균에서 추출한 박테리오로돕신(Bacteriorhodopsin)이라는 생체 유래의 단백질을 사용했다. 전도성을 갖는 투명한 기판(ITO 기판)의 한쪽 표면에 잉크젯 방식으로 박테리오로돕신을 도포해서 박막을 형성한다. 전해액(염화칼슘 수용액)을 해당 기판 사이에 주입해서 시각 센서를 제작했다.

박테리오로돕신은 빛이 닿으면 수소 이온을 발생시키는 성질이 있다. 해당 성질을 이용하면 인간의 뇌의 시각기능과 동일하게 명암에 따라 전기신호가 흐르도록 할 수 있다고 한다. 시각 센서로 사용하려면 박테리오로돕신을 다양한 형태로 도포해야 하며, 열이나 약품 등에 약한 생체재료로는 어려웠으나 잉크젯 방식을 적용함으로써 이와 같은 문제를 해결했다.

박테리오로돕신의 성질에 의해 전기신호가 흐르기 때문에 외부전원은 불필요하다. 배양이 가능한 생체 재료를 이용하고, 에너지 소비를 줄인 잉크젯 방식으로 이용하기 때문에 환경부하도 적다. 해당 기술을 사용한 센서로 “날 생”자를 읽어 들이자, 세로 선분만 인식했다. 해당 특정 방향의 선분만을 추출하는 특징을 활용해서, “생산 현장에서 불량품 검출 등에 응용할 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 한다.

또한 해당 센서에는 일반적인 카메라와는 다르게 물체의 윤곽뿐만 아니라 특정 방향의 움직임 등도 추출하는 기능도 있다고 한다. 기존의 센서 시스템은 카메라로 촬영한 이미지를 한 장 한 장 전산 분석해서 움직임을 인식하고 있는 경우가 많지만, “전산 분석 부분이 불필요해지기 때문에 경량화와 비용절감에도 기여한다”고 한다.

앞으로 차량의 자율주행 기술이나 드론 등에 대한 이용으로 발전할 가능성이 있다. 이번 연구성과는 미국화학회의 논문지에 게재되었다. 하세가와 준교수 연구팀은 실용화를 위해 성능 향상 등의 연구를 추진할 방침이다.