사람 촉각세포 모방한 전자피부 소재 개발

기존 소재 보다 30배 이상 성능…터치 스크린·건강 진단 패치 등 활용 기대

[뉴스토마토 박현준 기자] 과학기술정보통신부는 5일 김도환 한양대학교 화학공학과 교수 연구팀이 사람 피부에 있는 촉각세포를 모방한 새로운 개념의 전자 피부 소재 기술을 개발했다고 밝혔다. 연구팀의 연구 성과는 이날 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 온라인 게재됐다. 

 

인공 장기와 로봇 피부 등 다양한 분야에 활용 가능한 전자 피부 개발을 위해서는 미세한 자극을 민감하게 구분하고 넓은 자극범위에 대해서도 인지할 수 있는 소재 기술개발이 필수적이다. 하지만 기존의 전자 피부는 기계적 자극에 의해 소재의 형태가 변하면서 발생하는 전기적 특성 변화로 작동되기 때문에 민감도 향상과 넓은 범위에서 자극을 인지하는 데 한계가 있었다.

 

김 교수 연구팀은 실제 사람의 피부를 구성하는 촉각세포의 세포막 구조와 기계적 외부자극에 따라 발생하는 생체이온의 신호전달 메커니즘을 모방한 인공촉각세포를 구현했다. 이로써 넓은 압력범위(0~140kPa)에서도 기존 소재 대비 약 30배 이상의 민감도 성능을 갖춘 전자피부 소재 개발에 성공했다. 

 

피부 내 촉각세포와 김도환 한양대 교수팀이 개발한 생체모 이온트로닉 전자피부의 외부자극 인지과정 모식도. 사진/과기정통부

 

또 연구진은 초고감도 전자피부 기술을 활용해 손으로 누르는 압력의 세기로 동력장치의 가속과 방향을 동시에 제어할 수 있는 무인비행체용 '실감형 웨어러블 컨트롤러'도 개발했다. 이 장치는 굴곡이 있는 신체 등에 부착해 작동이 가능하며 1mV의 낮은 구동전압에서도 외부자극을 인지할 수 있어 낮은 전력 소모량으로도 장기간 사용이 가능하다.

 

김 교수는 "이번 연구는 생체 촉각세포의 이온전달체계를 매우 근접하게 모사해 촉각 기능을 극대화한 새로운 개념의 전자피부 기술을 제시한 데 큰 의미가 있다"며 "디스플레이용 실감형 터치스크린, 피부 부착형 건강 진단 패치 등 다양한 분야로의 활용이 기대된다"고 말했다. 

 

이번 연구는 과기정통부 글로벌프론티어사업과 기초연구사업의 지원으로 수행됐다. 

 

박현준 기자 [e-mail]

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