01 / ACTUATION
가변 기계 임피던스 구동
- 3상 전압 변조로 다층 정전기 클러치의 스틱–슬립 힘 변동을 DC·AC 구동보다 10배 줄이고, 힘 전달과 기계 임피던스를 조절했습니다.
- 반능동 소프트 슈트에서 정적 하중 지지와 착용 보조 성능을 검증했습니다.
INTELLIGENT ACTUATION · MULTIMODAL SENSING
한국전자통신연구원(ETRI) 피지컬AI부품센서연구실 연구원대전
다양한 물리 원리로 지능형 구동기와 센서를 개발합니다
구동·센싱 원리를 소자와 부품으로 구현하고, 독립적으로 동작하는 모듈로 구성해 시스템 완성도를 높입니다. 개발한 모듈은 착용형 시스템과 로봇에 통합해 성능과 적용 가능성을 검증합니다.
- 논문 (제1저자 5)
- 8
- 학회 발표
- 10
- 수상 · 포상
- 8
2019–2026 · 논문 게재 기록
대표 연구
아래 두 사례는 이 연구 목표를 구현한 현재의 대표 결과입니다. 정전기 구동과 최소 배선 센싱을 소자부터 착용형·로봇 시스템까지 검증했습니다.
02 / SENSING
최소 배선 멀티모달 센싱
- 주파수 스윕과 채널 분리로 두 가닥 배선에서 변형·힘 12개 신호를 서로 분리해 동시에 판독했습니다.
- 같은 주파수 스윕 원리를 멀티터치 센서 배열에 적용해 채널 수와 배선 복잡도를 분리했습니다.
지능형 구동기소프트 멀티모달 센서가변 기계 임피던스웨어러블 · 보조 시스템인간-로봇 물리 상호작용 · 햅틱
논문
연구 방향
물리 원리에서 모듈과 시스템까지
- 구동기와 센서는 물리 원리, 구조, 회로, 제어가 함께 맞아야 실제 부품으로 동작합니다.
- 다양한 구동·센싱 메커니즘을 제작 가능한 소자로 구현합니다.
- 성능·수명·반복성과 전원·신호·기구 인터페이스를 함께 검증합니다.
- 검증한 소자를 독립 모듈로 구성하고, 착용형 시스템과 로봇의 실제 접촉 조건에서 평가합니다.
연구 계획
- 단기 (1–3년)
소자 단위 — 구동·센싱 원리의 구현 한계 확인
- 정전기 지핑 액추에이터, 다층 클러치, 유전탄성체를 시작으로 서로 다른 구동·센싱 메커니즘의 구조 변수를 비교합니다.
- 기구학·구조 해석과 구동·센싱 회로를 포함한 단위 모듈로 제작합니다.
- 힘·수명·응답·반복성을 측정하고, 서로 다른 원리를 같은 기준으로 평가하는 검증 절차를 만듭니다.
향후 연구 구상 — 멀티모달 센싱 원리를 로봇 표면과 다양한 접촉 조건으로 확장합니다. - 중기 (3–5년)
모듈·시스템 — 착용형 인터페이스와 로봇 부품
- 구동·센싱 모듈을 손가락 외골격 햅틱 인터페이스와 소형 모바일 로봇에 통합합니다.
- 원격 조작에서는 가변 임피던스로 통신 지연 시 안정성을 보완하고 접촉·힘 데이터를 기록합니다.
- 로봇 플랫폼에서는 같은 데이터를 제어·학습 입력으로 사용해 부품과 시스템 성능을 함께 평가합니다.
향후 연구 구상 — 가변 임피던스 구동 모듈을 착용형 햅틱 인터페이스로 확장합니다.
통합 방향
센싱과 구동을 하나의 접촉 인터페이스로
다양한 물리 원리의 센서와 구동기를 개별 소자로 끝내지 않고, 접촉을 측정한 결과에 따라 힘 전달 특성을 바꾸는 폐루프 인터페이스로 통합합니다.
- 대면적 소프트 센서가 접촉 위치·변형·힘을 읽고, 가변 임피던스와 촉각 구동 모듈이 상황에 맞는 저항과 피드백을 생성합니다.
- 전원·신호·기구 인터페이스를 공통화해 센서와 구동기 부품을 교체·확장 가능한 모듈로 구성합니다.
- 동일한 모듈 구조를 착용형 햅틱 장치, 로봇 표면, 원격 조작 시스템에 적용해 접촉 인지와 힘 전달을 함께 검증합니다.
학력 · 경력
- UNIST 기계공학 박사(2024) · ETRI 피지컬AI부품센서연구실 연구원
- 정전기 클러치 기반 가변 기계 임피던스, 최소 배선 소프트 멀티모달 센서, 반능동 보조 슈트 연구
- 최근 4년간 SCI(E) 국제학술지 제1저자 논문 4편 발표
- 소자 제작·구동 회로·기구 CAD·펌웨어를 직접 구현하고 착용형·로봇 시제품으로 통합
- 2024–현재
- 2024–2024
- 2018–2024
- 2014–2018
연구 경험
UNIST 기계공학과 BiRC 연구실 · 석박사통합과정 2018–2024
- 감쇠 조절형 정전기 클러치 개발
- 서로 다른 종류의 신호를 두 가닥 배선으로 읽는 다기능 센서 개발
- 정전기 클러치를 이용한 소프트 엑소슈트 개발
- 소프트 센서 여러 개를 두 가닥 배선으로 읽는 센싱 시스템 개발
- 햅틱 시스템을 위한 전기-유압식 지핑 구동기 개발
UNIST BiRC 연구실 · 학부연구생 2016–2018
- 물방개 모사 수영 로봇 · 마랑고니 추진 수상 로봇 개발 (생체모사 로봇)
- 모션 트래킹 시스템 · 7자유도 로봇팔 제어 시스템 개발 (원격조작)
학위논문
Novel Signal Modulation Methods to Improve the Function of Electrostatic Actuators and Sensors in Wearable Systems
- 착용형 시스템의 구동부는 가볍고 부드러워야 하며, 센서는 넓은 면적에 분포해야 합니다.
- 모터·감속기 기반 구동부는 무겁고 단단하며, 센서 배열은 채널이 늘수록 배선도 함께 늘어납니다.
- 본 논문은 사람의 근육과 피부가 만족하는 조건을 소자 수준에서 구현하고, 구동과 센싱을 「전기 신호의 변조」라는 관점으로 묶습니다.
- 근육의 기능은 위상 변조로, 피부의 감각은 주파수 변조로 구현했습니다.
1부 — 위상 변조 기반 정전기 구동
- 유전 유체 트랜스듀서(DFT) 기반 정전기 지핑 액추에이터로 유체를 이송해 박막을 팽창시켰습니다.
- 등척성 수축을 지지하는 다층 정전기 클러치와 반능동 상지 보조 슈트를 개발했습니다.
- 모터와 감속기 없이 빠르게 지지력을 만들고, 유지 상태에서는 전류가 거의 흐르지 않게 했습니다.
- 표면 근전도(sEMG)로 근활성도 감소를 확인하고, 3상 전압 인가로 장시간 구동 시 전달력 저하를 억제했습니다.
2부 — 주파수 변조 기반 멀티모달 센싱
- 고해상도 촉각 어레이의 병목을 센서 소자가 아닌 배선 복잡도로 정의했습니다.
- SFCS·FDM과 다중 대역 노치 필터를 결합해 두 가닥 배선으로 멀티터치 신호를 전송하고 각 센서를 고유 주파수로 식별했습니다.
- 직렬 RLC 회로와 대역 저지 필터로 변형과 힘을 동시에 계측하고, 신호 분리 보정식과 장기 안정성을 검증했습니다.
기여
- 구동과 센싱이라는 서로 다른 문제를 재료가 아닌 전기 신호 영역의 공통 방법론으로 해결했습니다.
- 정전기 구동으로 전자기력에 기대지 않고 근육의 등척성 지지와 변형 생성을 구현했습니다.
- 주파수 영역 센싱으로 채널을 늘려도 배선이 늘지 않는 촉각 어레이를 구현했습니다.
심사위원
배준범 (지도교수) · 김지윤 · 정훈의 · 신관섭 · 오현동
수상 · 포상
정부 포상
2025년 국가연구개발 우수성과 100선 — 최우수성과
과학기술정보통신부「전방위 촉각감지 로봇핸드 사업화」 — 전 부처 국가R&D 성과 100선 중 최우수 12건.한국전자통신연구원 연구진 8인 공동 수상
학술대회
우수논문상
한국센서학회 추계학술대회Development of Sensor Measurement Method using Frequency Response Analysis for Multi-channel Tactile Sensor Array우수 포스터상
인간중심 소프트로봇기술 연구센터(SRRC, 선도연구센터 ERC) 워크숍Development of a Variable Mechanical Impedance 3-Phase Electrostatic Clutch→ Advanced Science (2025) 논문으로 완성최우수 포스터상
인간중심 소프트로봇기술 연구센터(SRRC, 선도연구센터 ERC) 워크숍개별 주소 지정 가능한 멀티 터치 센서→ IEEE Transactions on Industrial Electronics (2024) 논문으로 완성우수논문상
한국로봇종합학술대회(KRoC)전기-유압식 소프트 지핑 구동기의 개발→ 한국로봇학회논문지 (2021) 논문으로 완성
학업
대학원 장학금
울산과학기술원(UNIST)석·박사통합과정 전 과정 수혜학사 졸업포상 준최우수 등급 (magna cum laude)
울산과학기술원(UNIST)기계항공및원자력공학부국가우수장학금(이공계)
한국장학재단학사 전 과정 수혜
학회 발표
국제 학회 발표 4건을 포함해 모두 10건, 그중 8건이 제1저자 발표입니다.
Frequency Response-Based Approach for Minimal Wiring Design in Multi-Channel Sensor Wearable Systems
Development of Sensor Measurement Method using Frequency Response Analysis for Multi-channel Tactile Sensor Array
Development of a Variable Mechanical Impedance 3-Phase Electrostatic Clutch
산업현장 근로자들을 위한 소프트 정전기력 기반 반능동형 상완 보조 시스템 개발
Development of a Semi-Active Upper Arm Assistive Soft Wearable Suit using an Electrostatic Clutch
Development of a Semi-Active Upper Arm Assistive Soft Wearable Suit using an Electrostatic Clutch
개별 주소 지정 가능한 멀티 터치 센서
전기-유압식 소프트 지핑 구동기의 개발
Efficient Drag-based Swimming using Articulated Legs with Micro Hair Arrays Inspired by a Water Beetle
Flexural Joints for Improved Linear Motion of a Marangoni Propulsion Robot: Design and Experiment
교육 · 지도
조교 — 4과목
고급제어 2022 2학기로봇공학 2021 2학기시스템제어 2020 1학기동역학 2019 1학기
학생 지도 — 6명 중 4명 대학원 진학
박사과정 중 지도교수의 권유로 학부연구생과 후배 대학원생 6명을 지도했고, 그중 4명이 대학원에 진학했습니다.
다리 보조 엑소슈트의 착용부 개발
감쇠 조절형 정전기 클러치 특성 분석
정전기 클러치 기반 반능동 보조 슈트
지도 학생(H. Yu)이 해당 주제를 이어받아 IEEE Robotics and Automation Letters(2024)와 Advanced Science(2025)의 공저자가 되었고, 이후 자신의 주제로 Advanced Materials Technologies(2026)에 제1저자 논문을 발표했습니다.정전용량형 소프트 센서 개발
소프트 구동기용 고전압 인가 회로 개발
정전기 클러치 특성 분석
학술 활동 · 참여 연구
학술 활동
Associate Editor
International Conference on Ubiquitous Robots (UR)논문 심사 담당
참여 연구 기록 — 8개 항목
- 산업통상자원부 · 한국산업기술기획평가원(KEIT)자유형상 고집적 융복합센서를 위한 대면적 웨이퍼레벨 유연인장 하이브리드 센서 플랫폼 기술 개발2025년 국가연구개발 우수성과 100선 최우수성과로 이어진 과제RS-2022-00154781ETRI (2024–)
- 과학기술정보통신부 (ETRI 연구개발지원 R&D)운동능력 강화 자율 소프트슈트 기술 개발2022-0-00025ETRI (2024–)
- 과학기술정보통신부 (ETRI 연구개발지원 R&D)현실세계와 가상공간이 동기화되어 극사실적 상호 작용이 가능한 Beyond X-verse 원천기술 개발주력 과제 — 햅틱 모듈 개발과 검증RS-2023-00216821ETRI (2024–)
- 한국전자통신연구원 연구운영비지원(주요사업비)오감·감성 체험 초실감 상호작용 기술연구25ZC1200ETRI (2024–2025)
- 과학기술정보통신부 (ETRI 연구개발지원)상시 근골격 모니터링 및 재활을 위한 무자각 온스킨 센서 디바이스 기술ETRI (2024)
- 한국연구재단 집단연구지원 — 선도연구센터 (ERC)인간중심 소프트로봇기술 연구센터NRF-2016R1A5A1938472UNIST (2023)
- 산업통상자원부 등 다부처 (KEIT)시촉각 센싱기반 모방학습에 의한 자율조작파지 기술개발20018112UNIST (2022–2024)
- 산업통상자원부 · 한국산업기술기획평가원(KEIT)산업현장 근로자들의 근력 보조를 위한 소프트 센서 내장 옷감형 하이브리드 구동기 및 의복형 로봇 기술 개발실무 책임자 — 제안서 작성부터 연차·최종 보고까지 전 주기 관리20008912UNIST (2020–2023)
기술 역량
소프트 로보틱스 & 웨어러블
소프트 구동·센싱 소자를 제작하고 기구·회로·제어와 연결해 착용형 및 햅틱 시스템으로 구현·검증합니다.
- 구동·센싱·시스템정전기 클러치 (다층·3상)정전기 지핑 액추에이터 (DFT)가변 기계 임피던스 제어소프트 멀티모달 센서 (변형·힘 분리)주파수 다중화 기반 다채널 센싱 (SFCS · FDM)반능동 보조 슈트 · 햅틱 모듈
- 제작·실험실리콘 몰딩·캐스팅 · 박막/다층 적층액체금속(eGaIn) 전극 직접 인쇄전달력 시험 지그 · 힘 계측표면 근전도(sEMG) 인체 실험모션캡처 계측의류형 시스템 봉제 제작
시뮬레이션 & 로봇 제어
가상 환경에서 로봇·센서·구조 모델과 제어 파이프라인을 검증합니다.
- 로봇 환경 · 제어로봇 시뮬레이션 환경 구축 (NVIDIA Isaac Sim · Isaac Lab)로봇 미들웨어 통합 (ROS 2)동작 리타게팅 · 실시간 제어 파이프라인
- 해석 · 모델링동역학·제어 해석 (MATLAB · Simulink)센서 모델링 (노이즈·지연·바이어스·포화)유한요소 해석 (COMSOL · ABAQUS)
메커니즘 설계 & CAD
형상 변수와 제작 공정을 함께 설계해 조립 가능한 메커니즘으로 검증합니다.
- CADCATIASolidWorksFusion 360
- 설계 · 제작 공정기어·링키지·캠 메커니즘 설계적층제조 설계(DfAM) · 치수 공차·맞춤 설계시제품 제작 공정 계획 · 외주 가공 사양 정의·검수
회로 & PCB
회로 설계부터 PCB·펌웨어 통합까지 전자 시제품을 완성합니다.
- 구동 · 센싱 회로고전압 구동 회로 (HV 브리지 · IGBT)LC 노치·RLC 분리 센싱 회로SPICE 회로 시뮬레이션
- PCB · 임베디드FPCB 전극 패턴 설계PID 힘 피드백 제어 펌웨어PCB 설계 · ERC · 제작 데이터 이관
연구 자동화 & 재현성
반복 실험과 데이터 처리를 자동화하고 조건·결과를 추적해 재현성을 유지합니다.
- 실험 · 설계 자동화계측 데이터 처리 · 도표 자동 생성설계 파라미터 반복 계산 · 스윕자동화 결과 검증 · 실험 조건 추적
연구 밖의 모습
손 모델
2017년 UNIST 홍보물 ‘공학자의 손’ 촬영에 손 모델로 참여했습니다.
- BiRC 연구실에서 로봇 손과 사람 손을 함께 촬영했으며, 사진 속 사람 손은 제 손입니다.
- 사진은 2018년 국회 과학기술정보방송통신위원회 회의실에 전시되었습니다.
6장
그림
박사과정 동안 집중이 흐트러질 때 생각을 정리하고 다시 몰입하기 위해 그림을 그렸습니다.
- 약 2년간 주말마다 2시간 정도, 4B 연필로 스케치한 뒤 색연필로 색과 질감을 더했습니다.
- 조카의 돌 선물, 스승의날 지도교수 초상화, UNIST 심리상담센터 치료견 그림 등을 완성했습니다.
- 완성한 그림은 가족과 동료, 그림의 주인공에게 선물했습니다.
9장
자전거와 산
완주한 경로는 공개 지도 데이터로 확인하고, 당시의 인증수첩·개인 사진과 영남알프스의 실제 산행 풍경을 함께 배치했습니다.
- 부산–인천 약 500 km 국토종주를 마쳤습니다.
- 동해안 자전거길과 제주 환상 자전거길을 완주했습니다.
- UNIST 재학 중에는 영남알프스 일대의 산을 자주 걸었습니다.
9장
연락처 · 프로필
지능형 구동기·센서와 착용형·로봇 시스템에 관한 아이디어를 나누고 함께 연구할 기회가 있다면 감사하겠습니다.