손가락 피부 구조를 모사한 '인공전자피부(Electronic skin)'가 개발돼 학계의 주목을 받고 있다.

동아대학교(총장 권오창) 이헌상 교수와 UNIST(총장 정무영) 고현협 교수 공동 연구팀은 다기능 센서 역할을 하는 '생체모사 전자피부'를 개발해 '사이언스 어드밴스(Science Advances)' 10월 30일자에 발표했다.

이번에 개발한 전자피부는 기존 촉각센서로는 불가능했던 미세표면 거칠기를 감지할 수 있다. 또 물방울이 충돌할 때 생기는 미세한 압력과 온도 변화도 잡아낸다. 성형을 해도 미세감각을 느끼는 특성이 유지되는 그래핀 복합재료를 개발하고 손가락 지문처럼 굴곡진 표면을 입힌 덕분이다. 기존보다 제조 공정도 간단해졌다.

사람은 손으로 물체를 만지면서 표면 구조와 온도 거칠기 등의 정보를 감지한다. 피부 안에 압력, 온도, 진동 등을 감지하는 감각 수용기(receptor)가 존재하기 때문이다. 특히 피부 안쪽의 독특한 마이크로(μ) 구조가 촉각을 예민하게 만든다. 미세한 돔(dome)들이 서로 맞물린 구조가 촉각 신호를 증폭시켜 감각 수용기에 전달하기 때문이다. 또 손끝 지문은 표면에 접촉하면서 진동을 일으켜 미세한 거칠기를 감지한다.

연구진은 고분자 복합소재 필름을 가공할 때 한 면에 마이크로 크기의 돔(dome)들을 형성되도록 했다. 그런 다음 볼록한 부분끼리 서로 맞물리도록 필름 두 장을 배치했다. 피부 안쪽처럼 마이크로 구조가 맞물리도록 만든 것이다. 여기에 지문처럼 굴곡진 표면을 가진 인공지문을 입혀 유연한 생체모사 전자피부를 완성했다.

이헌상 동아대 화학공학과 교수는 "이번에 개발한 인공전자피부는 새로 개발한 나노복합재료를 사용하여 복잡한 집적 공정 없이 저비용으로 대량생산할 수 있다"며 "일체형 유연소자로 다양한 신호를 감지할 수 있다는 게 큰 특징"이라고 말했다.

한편 이 연구는 미래창조과학부 우수신진연구자지원사업, 글로벌프론티어사업(나노 기반 소프트일렉트로닉스연구단), 생체모사형 메카트로닉스 융합기술개발사업, 그리고 산업통상자원부 그래핀 소재부품기술개발사업의 지원으로 수행됐다.

[ⓒ 대학저널. 무단전재-재배포 금지]