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사람 촉각세포를 모방한 전자피부 소재 개발
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사람 촉각세포를 모방한 전자피부 소재 개발
  • 박주현 기자
  • 승인 2019.09.05 23:04
  • 댓글 0
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기존 소재 보다 30배 이상 성능
촉감의 증강 기대

사람 피부에 있는 촉각 세포를 모방한 새로운 개념의 전자 피부 소재 기술을 국내 연구진이 개발에 성공했다. 

인간피부내촉각세포및개발된생체모사이온트로닉전자피부의외부자극  인지과정에대한원리를나타내는모식도
인간 피부 내 촉각세포 및 개발된 생체모사 이온트로닉 전자피부의 외부자극 인지과정에 대한 원리를 나타내는 모식도 [이미지 제공=과학기술정보통신부]

과학기술정보통신부는 한양대학교 화학공학과 김도환 교수 연구팀이 사람 피부에 있는 촉각세포를 모방한 새로운 개념의 전자 피부 소재 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구팀의 연구 성과는 저명한 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 9월 5일(한국시간) 온라인 게재되었다.

논문명은 "A bioinspired hydrogen bond-triggered ultrasensitive ionic mechanoreceptor skin"이며, 저자는 한양대 김도환 교수 외 8명이다. 

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

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

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

초고감도 이온트로닉전자피부의 활용가능성
초고감도 이온트로닉 전자피부의 활용가능성, 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.[이미지 제공=과학기술정보통신부]

더 나아가 연구진은 초고감도 전자피부 기술을 활용, 손으로 누르는 압력의 세기로 동력장치의 가속과 방향을 동시에 제어할 수 있는 무인비행체용 “실감형 웨어러블 컨트롤러” 개발에도 성공하였다.

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

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

본 연구는 과학기술정보통신부 글로벌프론티어사업(나노기반 소프트 일렉트로닉스 연구단) 및 기초연구사업(선도연구센터, 중견연구)의 지원으로 수행되었다.

[케미컬뉴스=박주현 기자]



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