이온성 인공피부 개발… 웨어러블·건강관리·로봇공학 등 폭넓은 적용 기대
- IT / 유제린 기자 / 2020-01-16 16:44:39
생체감지 기능추가, 통기성•수분균형 기능 “스마트 붕대” 역할 가능
최근 캐나다의 토론토대학교(University of Toronto) 공과대학 연구진이 사람 피부의 복잡한 감각을 기록하는 극도로 신축성이 있고 투명하며 자가 구동 이 가능한 센서를 개발했다고 밝혔다.
연구진은, 줄여서 ‘에이아이스킨’(AISkin)이라고 명명된 이 인공이온성피부 (artificial ionic skin)의 혁신적 특성이 웨어러블 전자제품과 개인 건강관리 분 야 그리고 로봇공학 분야에 이르기까지 앞으로 폭넓게 적용될 수 있을 것으로 전망했다.
연구진의 신유 류 교수는 "‘에이아이스킨’은 하이드로젤이다 보니 비싸지 않 고 독성이 없어 피부에 바를 수 있을 정도로 생체에 거부반응을 일으키지 않는 소재를 사용하고 있다”며 “접착력이 뛰어나고 떨어지지 않기 때문에 이 소재의 적용범위가 무척 넓다"고 말했다.
피부에 달라 붙는 이 ‘에이아이스킨’은 반대로 대전(對電)되는 두 장의 하이 드로젤 시트로 구성돼 있으며, 음이온과 양이온을 겹쳐 젤 표면에 이른바 “감지접점”을 만드는 것으로 알려졌다.
또한, ‘에이아이스킨’은 그 표면에 습도나 온도의 변화가 생기거나 또는 어떤 변형이 발생할 경우 “감지접점” 전체로 이온이 이동하면서 전압이나 전류와 같은 전기신호로 변환된다고 연구진은 전했다.
류 교수는 "피부가 열이나 압력을 감지하는 방식을 생각해 보더라도 사람의 신경세포도 이온을 통해 정보를 전달한다”며 “그 전달방식은 연구진이 이번 에 개발한 인공피부와 그리 다르지 않다"라고 설명했다.
한편, 연구진은 최근 재료공학 전문지인 머티리얼즈호라이즌즈(Materials Horizons)誌에 발표한 연구결과를 통해 “이번에 개발된 ‘에이아이스킨’은 다 른 소재들과 비교할 때 유별나게 튼튼하고 신축성이 높다”며 "사람의 피부는 약 50퍼센트까지 늘어나지만 ‘에이아이스킨’은 원래 길이의 400퍼센트까지 끊어지지 않고 늘릴 수 있다"고 말해 다양한 분야로의 적용 가능성을 시사했 다.
‘에이아이스킨’의 이러한 신축성 적용분야를 묻는 질문에 연구진은 "여러 신 체부위에 대한 매개변수 측정분야나 손 표면에 부착할 수 있는 접착 터치 패드에 적용할 수 있다"며 "훈련기록을 측정하고자 하는 운동선수들에게 도 움을 주거나 게임용 웨어러블 터치패드로도 사용될 수 있다"고 답했다.
이어 연구진은 “가령 손 재활훈련을 하는 환자의 장갑에 이 ‘에이아이스킨’을 적용하면 의료종사자들이 손가락을 구부리는 움직임을 관찰할 수 있어 근 육재활 진척상황을 측정할 수 있을 것이다"라고 덧붙였다.
‘에이아이스킨’의 또 다른 응용분야로 연구진은 연성(延性) 로봇공학을 들었 다. 폴리머로 만들어진 유연한 로봇 손의 사용으로, 공장에서 전구나 식품 과 같은 섬세한 물체를 다룰 때 사용되는 부드러운 로봇 손이 그것이다.
또한 연구진은 ‘에이아이스킨’이 연성(延性) 로봇과 결합돼 부서지기 쉬운 물 체를 다루는데 필요한 압력이나 음식 온도 등의 데이터를 측정하는 것을 기 대하고 있다.
한편, 앞으로 1년 동안 연구진은 ‘에이아이스킨’의 센서 크기를 줄이는 것을 목표로 성능강화에 주력할 예정인 것으로 알려졌다. 그들은 또한 땀과 같은 체액에서 생체분자를 측정할 수 있도록 ‘에이아이스킨’에 생체감지 기능을 추가할 계획인 것으로 전해졌다.
연구진은 "‘에이아이스킨’의 생체감지 기능 연구를 더 진전시킨다면 ‘에이아이스킨’을 “스마트 붕대”처럼 사용할 수 있을 것이다"라면서 "상처치료를 위 해 붕대는 통기성과 수분균형을 필요로 하기 때문에 ‘에이아이스킨’이 곧 자 연스럽게 붕대의 대안으로 부상할 수 있을 것이다”라고 기대감을 숨기지 않았다.
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