사진 왼쪽은 외부자극(힘)이 없을 때 모습. 오른쪽은 외부자극으로 변색이 생긴 모습.(사진=UNIST 제공)
유니스트(UNIST, 울산과학기술원)는 에너지 화학공학부 고현협 · 백충기 교수팀이 인공 전자 피부의 민감도를, 기존 보다 향상 시키는데 성공했다고 10일 밝혔다.
이번 연구는 미국 듀크대 스티븐 크레이그(Stephen Craig) 교수팀과 함께 공동으로 진행됐다.
전자피부는 웨어러블 소자, 헬스케어, 의료용 기기 등 다양한 분야에 적용될 수 있는 차세대 핵심기술이다.
최근 전자피부로 감지된 정보를 직관적으로 전달할 수 있는 정보의 시각화 대한 관심이 커지고 있다.
공동 연구팀이 개발한 인공 전자 피부는 기존과 비교해 민감도를 크게 높였다는 게 특징.
인공 전자 피부 재료로 사용되는 역학 변색형 고분자 소재(PDMS, Spiropyran)는 별도의 전원 공급 없이 외부 자극을 통해 색상 변화를 나타낼 수 있다.
하지만 강한 외부 자극에만 반응을 보인다는 문제점이 있다.
연구팀은 복합 소재에 미세한 구멍(micro pore)을 만든 뒤, 그 안을 기계적 강도가 높은 실리카 나노입자를 코팅시켜 전자 피부의 민감도를 높였다.
연구팀은 "변색 고분자의 외부자극 민감도 향상을 위한 기존 연구는 분자단위의 변형 수준에서 진행됐다. 마이크로/나노 구조 변형을 통해 민감도를 향상시킨 연구는 이번이 처음"이라고 말했다.
특히 복합 소재의 경우 마찰 전기와의 복합화를 통한 이중 모드 인공전자피부는 음성인식, 동작인식 센서 등 다양한 분야에 적용이 가능하다는 게 연구팀의 설명이다.
고현협 교수는 "이번 성과는 복잡한 전기 신호 기반의 인공전자피부와 달리 시각적인 색깔 변화로 외부 자극의 세기를 검출할 수 있어 차세대 인공전자피부 기술에 대한 핵심적인 역할을 할 것"이라고 했다.
이번 연구 성과는 재료 분야 국제학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈 (Advanced Materials)'에 지난 9일 게재됐다.
우측 상단부터 김진영 연구원, 이영오 연구원, 조승세 연구원, 박종화 연구원, 고현협 교수, 명진영 연구원.(사진=UNIST 제공)