포스텍 공동연구팀, 악어 특성 이용한 신축성 높은 압력센서 개발

전자피부 등 다양한 분야에 활용 기대

포스텍 조길원 교수

울산대 이승구 교수

국내 연구팀이 악어 피부가 갖는 특성을 이용해 신축성 높은 압력센서를 개발해냈다. 신축성을 가진 압력센서는 다양한 감각 감지가 가능한 전자피부를 만드는데 있어 필수적이기 때문에 이번 개발에 대한 의료계의 관심이 높다.

포스텍(포항공대) 화학공학과 조길원 교수, 이기원·손종현 박사 연구팀은 울산대 화학과 이승구 교수 연구팀과 함께 악어 피부의 독특한 감각기관에서 아이디어를 얻어 압력센서에 마이크로돔 구조와 주름진 표면 구조를 적용, 여러 방향에서 신축성을 갖는 압력센서 개발에 성공했다.

연구 성과는 재료과학 분야 권위지인 '스몰'지 표지논문으로 게재된데 이어 와일리 학술지 전문 채널인 '어드밴스드 사이언스 뉴스'에도 소개됐다.

악어는 물결의 작은 움직임을 피부로 인식하고 먹이가 움직이는 방향을 찾아가는 특성을 갖고 있다. 수면의 미세한 흔들림을 정확하게 인지하는 감각기관은 악어가 움직이면서 변형되는 피부에서도 높은 민감도를 유지하는 것으로 나타났다.

이는 악어의 피부 감각기관이 압력을 감지할 수 있는 규칙적인 반구 형태의 감각 돌기와 그 사이에 주름이 있는 접힘 부위로 돼 있기 때문이다. 몸을 움직여도 돌기 사이에 있는 접힘 부분만 변형되고 돌기 위 감각 감지부는 변형이 없기에, 외부에 가해지는 피부자극을 민감하게 인지할 수 있는 것이다.

연구팀은 이 같은 악어 피부의 감각기관을 구조적·기능적으로 모사해 고분자 탄성체 내부에 긴 은나노와이어와 짧은 은나노와이어가 선택적으로 들어간 미세 주름과 반구형 구조를 가진 고분자 탄성체를 만들어 높은 신축성을 지니는 압력센서를 구현했다.

이번에 개발된 센서 소자는 변형이 일어나도 높은 압력 민감도가 유지되는 것으로 확인됐다. 또 한 방향뿐만 아니라 동시에 두 방향으로 당겨진 경우에도 압력에 대한 높은 민감도가 유지됐다.

연구를 주도한 조길원 교수는 "이 압력센서를 웨어러블 소자로 응용해보니 다양한 종류의 압력을 효과적으로 감지해냈다"면서 "앞으로 인공 보철에 사용되는 압력센서, 전자피부, 가상현실과 증강현실의 휴먼-머신 인터페이스 분야에 두루 활용될 것으로 보인다"고 했다.