한양대 김도환 교수팀, 인간의 촉각세포를 모방한 '전자피부' 소재 개발

□ 한양대학교(총장 김우승) 화학공학과 김도환 교수 연구팀이 사람 피부에 있는 촉각세포를 모방한 새로운 개념의 전자 피부 소재 기술을 개발했다고 과학기술정보통신부(장관 유영민)는 밝혔다.

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

 ※ 논문명 : A bioinspired hydrogen bond-triggered ultrasensitive ionic mechanoreceptor skin

 ※ 저자 : 김도환 교수(교신저자, 한양대), Vipin Amoli 박사(제1저자, 한양대), 김주성 연구원(제1저자, 한양대), 지은송 연구원(제1저자, 한양대), 정윤선 연구원(참여저자, 한양대), 김소영 박사(참여저자, 한양대), 구제형 연구원(참여저자, 한양대), 최한빈 연구원(참여저자, 한양대), 김윤아 연구원(참여저자, 한양대)

□ 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.

*이미지 제공 : 과학기술정보통신부

[그림설명] 

인간 피부 내 촉각세포 및 개발된 생체모사 이온트로닉 전자피부의 외부자극 인지과정에 대한 원리를 나타내는 모식도

 (a) 인간 피부가 가지고 있는 촉각세포 내 구성요소

 (b) 촉각세포의 외부자극 인지원리 모식도

 (c) 촉각세포를 모사한 이온트로닉 전자피부 내 구성요소

 (d) 개발된 이온트로닉 전자피부의 외부자극 인지원리 모식도

□ 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.

"본 저작물은 과학기술정보통신부에서 '2019년' 작성하여 공공누리 제1유형으로 개방한 보도자료를 이용하였으며, 해당 저작물은 정책브리핑 사이트 www.korea.kr 에서 무료로 다운받으실 수 있습니다."