사람 촉각세포 모방 전자피부 소재 개발 성공...민감도 30배 향상
사람 촉각세포 모방 전자피부 소재 개발 성공...민감도 30배 향상
  • 김승희
  • 승인 2019.09.06 09:45
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[소셜타임스=김승희 기자]

국내 연구진이 사람 촉각 세포를 모방한 전자피부 소재를 개발하는 데 성공했다. 기존보다 30배 이상의 민감도 성능을 갖췄다.

한양대학교 화학공학과 김도환 교수 연구팀이 사람 피부에 있는 촉각 세포를 모방한 새로운 개념의 전자 피부 소재 기술을 개발했다고 과학기술정보통신부가 5일 밝혔다.

연구팀의 연구 성과는 저명한 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 9월 5일(한국시간) 온라인 게재됐다.

논문명은 A bioinspired hydrogen bond-triggered ultrasensitive ionic mechanoreceptor skin. 저자는 교신저자 김도환 교수(한양대)를 비롯해 Vipin Amoli 박사(제1저자, 한양대), 김주성 연구원(제1저자, 한양대), 지은송 연구원(제1저자, 한양대), 정윤선 연구원(참여저자, 한양대), 김소영 박사(참여저자, 한양대), 구제형 연구원(참여저자, 한양대), 최한빈 연구원(참여저자, 한양대), 김윤아 연구원(참여저자, 한양대) 등이다.

인공 장기, 로봇 피부 등 다양한 분야에 활용 가능한 전자 피부 개발을 위해서는 미세한 자극을 민감하게 구분하는 것은 물론, 넓은 자극 범위에 대해서도 인지할 수 있는 소재 기술 개발이 필수적이다.

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

[초고감도 이온트로닉 전자피부의 센서 특성평가]

자료=정보통신과학기술부
자료=정보통신과학기술부

김도환 교수 연구팀은 실제 사람의 피부를 구성하는 촉각 세포의 세포막 구조와 기계적 외부 자극에 따라 발생하는 생체 이온의 신호전달 메커니즘을 모방한 인공촉각 세포를 구현함으로써, 넓은 압력 범위(0~140kPa)에서도 기존 소재 대비 약 30배 이상의 민감도 성능을 갖춘 전자피부 소재 개발에 성공했다.

더 나아가 연구진은 초고감도 전자피부 기술을 활용해 손으로 누르는 압력의 세기로 동력 장치의 가속과 방향을 동시에 제어할 수 있는 무인비행체용 “실감형 웨어러블 컨트롤러” 개발에도 성공했다.

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

김도환 교수는 “이번 연구성과는 생체 촉각 세포의 이온 전달 체계를 매우 근접하게 모사해 촉각 기능을 극대화한 새로운 개념의 전자피부 기술을 제시한 데 큰 의미가 있다”고 말했다.

이어 “차세대 소프트 디바이스의 핵심 소재 기술로서 디스플레이용 실감형 터치스크린, 피부 부착형 건강 진단 패치 등 다양한 분야로의 활용이 기대된다”고 밝혔다.


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