인간 뇌 닮은 '전자피부', 물방울 압력까지 감지

뇌를 포함해 신경계를 구성하는 뉴런(신경세포)들은 아교세포와 협력해서 복잡하고 빠르게 신호를 전달한다. 게티이미지뱅크 제공

국내 연구팀이 웨어러블·헬스케어 기기나 투명디스플레이 등 다양한 분야에서 활용될 수 있는 전자피부를 개발했다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 이윤구 에너지공학과 교수팀이 임재혁 전북대 기계공학과 교수팀과의 공동연구를 통해 인간의 뇌신경 시스템을 본떠 만든 '초민감 전자피부용 압력 센서'를 개발했다고 16일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널' 10월 호에 게재됐다.

압력 센서는 작은 변화나 힘을 감지해 신호로 변환하는 장치다. 근육 움직임이나 심박수 등을 감지하는 데 쓰인다. 압력 센서를 기반으로 한 전자피부는 인간 피부처럼 미세 압력을 감지해 의료 모니터링 기기나 로봇의 감각 시스템 등에 활용된다. 전자피부를 더 실용적으로 쓰려면 민감도를 높이고 투명성·유연성을 갖춰야 한다.

연구팀은 인간의 뇌에서 뉴런(신경세포)과 아교세포가 협력해 복잡하고 빠르게 신호를 전달하는 방식에 주목했다. 나노입자들로 이뤄진 네트워크를 구현하고 작은 압력에도 민감하게 반응하도록 압력 센서를 설계한 것이다.

연구팀은 뇌에서 신호가 전달되는 방식(왼쪽)을 모사한 압력 센서 원리(오른쪽)를 고안했다. DGIST 제공

연구팀이 개발한 압력 센서는 투명하고 유연할 뿐 아니라 심박수, 손가락 움직임, 물방울 압력까지 감지할 정도로 민감도가 높았다. 내구성도 뛰어나 1만 번 이상 반복 사용해도 안정적으로 작동하며 고온 환경이나 습기가 많을 때도 성능이 떨어지지 않았다.

이 교수는 "투명하고도 유연함을 갖춘 차세대 전자피부에 응용할 수 있는 촉각센서를 개발했다"며 "향후 인간의 피부를 모사한 인공 촉각 센서의 개발과 투명디스플레이 상용화를 위한 기술개발로 확장할 수 있기를 기대한다"고 전했다.

연구팀은 "앞으로 인간 촉각기관을 모방해 비틀림, 당김과 같은 여러 기계적 변형을 감지할 수 있는 센서의 디자인 및 제작 연구를 계획 중"이라고 밝혔다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1016/j.cej.2024.155175

대구경북과학기술원(DGIST)과 전북대 공동연구팀이 개발한 초민감성 전자피부. DGIST 제공

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]