[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 한양대 화학공학과 김도환 교수 연구팀은 사람 피부에 있는 촉각세포를 모방한 새로운 개념의 전자 피부 소재 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

연구결과(논문명 “A bioinspired hydrogen bond-triggered ultrasensitive ionic mechanoreceptor skin”)는 저명한 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)' 온라인판에 지난 5일 실렸다.

초고감도 이온트로닉 전자피부의 활용 가능성 : (a) 초고감도 이온트로닉 전자피부를 무선통신기술과 결합하여 드론 컨트롤러로 활용. (b) 드론 컨트롤러의 무선통신 및 신호처리 과정. (c) 압력세기에 따라 드론의 방향뿐만 아니라 가속도 제어가 가능한 밴드형 이온트로닉 전자피부. (d) 압력세기에 따른 드론의 RPM 변화. [자료=과기정통부]

연구진에 따르면 인공 장기, 로봇 피부 등 다양한 분야에 활용 가능한 전자 피부 개발을 위해서는 미세한 자극을 민감하게 구분하는 것은 물론 넓은 자극 범위도 인지할 수 있는 소재 기술개발이 필수적이다.

하지만 기존의 전자 피부는 기계적 자극에 의해 소재의 형태가 변화하면서 발생하는 전기적 특성 변화로 작동되기 때문에 민감도 향상과 넓은 범위에서 자극을 인지하는 데 한계가 있었다.

김 교수팀은 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 소재를 개발하는 데 성공했다.

더 나아가 연구진은 초고감도 전자피부 기술을 활용, 손으로 누르는 압력의 세기로 동력장치의 가속과 방향을 동시에 제어할 수 있는 무인비행체용 ‘실감형 웨어러블 컨트롤러’ 개발에도 성과를 거뒀다.

이번 장치는 굴곡이 있는 신체 등에 부착해 작동이 가능하며, 1mV의 낮은 구동전압에서도 외부자극을 효과적으로 인지할 수 있기 때문에 낮은 전력 소모량으로도 장기간 사용이 가능하다.

김 교수는 “이번 연구성과는 생체 촉각세포의 이온전달체계를 매우 근접하게 모사해 촉각 기능을 극대화한 새로운 개념의 전자피부 기술을 제시한 데 큰 의미가 있다”며 “차세대 소프트 디바이스의 핵심 소재 기술로서 디스플레이용 실감형 터치스크린, 피부부착형 건강 진단 패치 등 다양한 분야로의 활용이 기대된다”고 말했다.

kimys@newspim.com