온도·습도·촉감까지 느끼는 스마트 인공피부 개발

국내 연구진이 사람 피부처럼 부드럽고 신축성 있으면서 내장된 센서를 이용해 온도와 습도, 촉감까지 느낄 수 있는 스마트 인공피부를 개발했습니다.

서울대 화학생물공학부 김대형 교수는 부드러운 실리콘 고무 속에 신축성 있는 초소형 센서들을 배열해 압력과 온도, 습도는 물론 힘에 의한 피부 변형까지 감지할 수 있는 스마트 인공피부를 개발했다고 밝혔습니다.

이 연구결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'온라인판에 게재됐습니다.

연구진이 개발한 스마트 인공피부는 초박막 폴리이미드 박막과 실리콘 단결정 나노리본으로 만든 온도·습도·압력·변형 센서들과 인공피부를 가열하는 금 나노리본 발열체를 투명한 실리콘 고무 속에 배치한 구조입니다.

내장 센서들은 인공피부에 닿는 물체 등의 온도와 습도, 피부에 가해지는 압력을 측정하고 피부가 늘어나는 정도도 감지할 수 있으며 발열체는 인공피부 온도를 체온 정도로 따뜻하게 해줍니다.

특히 이들 센서와 발열체는 최고 50%까지 늘어난 상태에서도 정상적으로 작동해 손목 등 신축성이 좋아야 하는 신체 부위가 포함된 인공기관에서도 제 기능을 할 수 있습니다.

연구진이 이 인공피부를 인공 손에 적용해 각종 실험을 한 결과 손목을 구부리거나 주먹을 쥘 때, 악수를 할 때 등 피부가 30% 늘어나도 센서들이 정상 작동하는 것으로 확인됐습니다.

연구진은 또 인공피부의 센서에서 감지된 촉각 신호를 쥐의 말초신경을 통해 뇌까지 전달하는 데에도 성공했습니다.

살아 있는 쥐의 말초신경과 인공피부 센서의 미세 전극을 연결한 뒤 피부에 압력을 가하면서 쥐의 뇌전도를 측정한 결과 피부 자극으로 발생한 전극의 전기신호가 뇌까지 전달되는 것으로 확인됐습니다.

이는 앞으로 인공피부를 이용해 만든 손발 등 인공기관을 통해서도 외부자극을 느끼는 게 가능해진다는 것을 시사하는 것입니다.

김 교수는 "세계적으로 생각으로 인공 팔을 작동하는 실험이 성공한 상태"라며 "뇌 신호로 작동하면서 외부 자극을 실제 피부처럼 느끼고 반응하는 인공피부를 가진 인공기관의 제작도 수년 내 가능할 것으로 예상한다"고 말했습니다.