[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 국내 연구진이 누르는 힘에 따라 밝기가 달라지는 '전자피부'를 개발했다. 

과학기술정보통신부는 강문성 서강대 화공생명공학과 교수 연구팀과 김도환 한양대 화학공학과 교수 연구팀이 누르거나 당기는 등 힘의 변화를 빛의 미세변화로 응답하는 '스마트 발광형 전자피부'를 개발했다고 2일 밝혔다.

전자피부는 온도와 습도, 압력 등을 감지하는 능력을 갖춰 사람의 피부와 유사한 기능을 나타낼 수 있는 탄력있고 부드러운 전자 장치를 말한다.

누르거나(압력) 잡아당기는(인장) 외부자극에 의해 빛의 휘도가 변하는 스마트 포토닉 전자피부 모식도 [자료=과학기술정보통신부] 2021.06.01 biggerthanseoul@newspim.com

그동안에는 압력을 감지해 빛을 내는 등의 시각적인 피드백을 제공하는 전자피부는 압력의 감지장치와 이에 대응해 빛을 내는 발광장치가 개별적으로 필요했다. 이들을 연결하는 복잡한 회로 역시 요구됐다. 압력이 가해지는 위치를 미세하게 구분하기 위해 감지장치와 발광장치를 높은 집적도로 배치하는 기술도 꼭 필요했다.

낮은 전력을 이용해 구동하는 데 한계가 있었을 뿐더러 저전력 구동이 가능한 시스템의 경우에도 힘의 유무에 따른 정도만 구분할 정도였다. 힘의 변화를 민감하게 포착해 이에 상응하는 시각적 피드백을 제공하기에도 무리였다.

이같은 한계 속에서 연구팀은 바닷물의 흐름이 만드는 자극 등에 반응해 발광세기가 달라지는 해양 플랑크톤에 착안해 신축성 있는 고분자 소재에 전기화학적 발광소재를 적용한 전자피부를 설계했다.

누르는 부분에서만, 누르는 힘의 세기에 따라 소재에 포함된 이온의 분포 변화를 바탕으로 빛의 휘도(단위면적당 빛의 세기)가 달라지는 원리를 이용한 것이다.

이번 기술 개바로 개별적으로 구성된 감압장치와 발광장치, 이들을 연결하는 복잡한 회로 없이도 가해진 자극의 위치와 세기를 실시간 빛의 변화로 응답하는 얇은 필름 형태의 발광소재를 구현해 낼 수 있었다.

이렇게 제작한 전자피부는 사람의 손으로 만들어내는 다양한 범위의 압력(0~60kPa)을 다른 휘도의 빛으로 발광하게 됐다.

개발된 전자피부는 늘리는 자극에서도 방출되는 빛의 휘도 변화로 응답했다. 빛의 휘도는 늘리는 자극에 비례해 증가했다. 기존 보고된 일반적인 전자피부의 시각적인 피드백과 다른 경향으로 늘리는 자극의 세기를 쉽게 구분하는데 유리한 방식으로 평가됐다.

김도환 교수는 "지금까지의 전자피부 분야에서 연구되지 않은 힘의 변화에 따른 발광층 내 이온 분포를 제어한 새로운 구동 방식을 제시한 것"이라며 "유연한 터치스크린, 버튼 없는 디스플레이 등 사용자 친화적 실감형 기술로의 발전가능성을 토대로, 사물인터넷(IoT) 시대 사용자와 사물 간 시각적 촉각인터페이스 분야로의 응용이 기대된다"고 설명했다.

이번 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지 '어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)'에 2일자 0시(한국시간) 온라인 게재됐다.

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