인간의 뇌를 본떠 만든 초고감도 전자피부

전북대학교 기계공학과 임재혁 교수와 대구경북과학기술원(DGIST, 원장은 이건우) 에너지공학부 이영우 교수와의 공동연구를 통해 개발에 성공했습니다. 인간 두뇌의 신경계를 본떠 만든 전자 피부용 초감도 압력 센서입니다. 이 기술은 AI 기반 디지털 헬스케어 기기 등 미래 디바이스에 적용 가능하며, 투명성과 물리적 유연성으로 인해 투명 디스플레이, 웨어러블 디바이스 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대됩니다.

압력 센서는 약간의 변화나 힘을 감지하여 신호로 변환하는 장치입니다. 스마트폰과 의료 기기에서 터치, 심박수, 근육 움직임을 감지하는 데 사용됩니다. 압력 센서 기반의 전자 피부는 인간의 피부와 유사하게 약간의 압력도 감지하므로 웨어러블 기기, 의료 모니터링 장치, 로봇용 감각 시스템 등 다양한 응용 분야에 사용됩니다. 전자피부를 보다 실용적인 용도로 활용하기 위해서는 단순한 압력 감지를 넘어 더 높은 민감도, 투명성, 유연성을 확보하는 것이 필수입니다. 이러한 맥락에서 성능을 향상시키기 위한 많은 연구가 진행되고 있습니다.

이 교수 연구팀은 인간의 뇌가 신호를 전달하는 방식을 모사한 압력 센서를 개발했습니다. 뉴런과 신경교세포가 함께 작동하면서 뇌는 복잡하고 빠른 방식으로 신호를 전송합니다. 이 교수팀은 이 구조를 본떠 나노입자 네트워크를 구축하고, 약간의 압력에도 반응하는 압력 센서를 설계했습니다.

본 연구에서 개발된 압력 센서는 민감도가 높을 뿐만 아니라 투명도와 유연성도 뛰어납니다. 심박수, 손가락 움직임, 물방울의 압력 등 미세한 변화도 감지할 수 있습니다. 또한, 10,000회 반복 사용 후에도 안정적으로 작동하며, 덥거나 습한 환경에서도 성능이 저하되지 않습니다.

DGIST 에너지공학과 이 교수는 “이번 연구를 바탕으로 투명성과 유연성을 갖춘 차세대 전자피부에 적용할 수 있는 촉각 센서 개발에 성공했다”며 “이번 연구를 통해 전자피부가 어떻게 전자피부에 전달되는지에 대한 기본 메커니즘에 대한 연구를 기대한다”고 말했다. 센서 연구는 계속돼 인간의 피부를 모사한 인공촉각 센서 개발과 투명 디스플레이 기술 개발로 상용화에 나설 것”이라고 말했습니다.

이번 연구는 서울대학교 신소재공학과 박사과정 구지우 학생, DGIST 에너지공학과 김종윤 박사, 전북대학교 고명석 박사, DGIST 이영구 교수, 전북대학교 임재혁 교수가 공동으로 진행했습니다. 또한, 한국연구재단 중견연구자지원사업과 지속가능태양에너지이용공학연구센터사업의 지원을 받아 수행했으며, 연구 결과는 화학 공학 분야 국제학술지인 Chemical Engineering Journal 에 2024년 10월호에 게재됐습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241025122747.htm