외부 자극 없이 10초 내 스스로 회복하는 혁신적 전자피부 개발.
국내 연구진이 손상되어도 10초 내에 스스로 회복할 수 있는 혁신적인 전자피부를 개발했다. 서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부 연구팀은 외부 열이나 빛과 같은 자극 없이도 스스로 회복 가능한 전자피부 기술을 개발해 주목받고 있다. 이 기술은 손으로 비틀거나 잡아당겨 끊어지더라도 빠르게 원래 상태로 회복되는 특성을 보여준다.
전자피부는 사람의 피부처럼 외부 압력과 온도 등 다양한 자극을 감지할 수 있는 전자 장치로, 재활 의수나 인공 피부 등에 활용이 가능하다. 하지만 기존 전자피부는 손상이 생기면 스스로 회복이 어렵고 센서의 정확도가 떨어지는 한계가 있었다. 이번 연구는 이러한 문제점을 획기적으로 개선한 것으로 평가받고 있다.
연구팀에 따르면, 개발된 전자피부는 손상 후 불과 10초 만에 원래 상태로 돌아오는 뛰어난 회복력을 보여주었다. 더욱 주목할 만한 점은 상처 회복 후에도 센서 신호가 안정적으로 유지된다는 점이다. 이는 손상 후 기능 저하가 일어나던 기존 전자피부의 한계를 극복한 것으로, 실용화 가능성을 크게 높인 성과로 평가된다.
또한 이 전자피부는 고온과 저온은 물론, 습하거나 건조한 환경, 심지어 물속에서도 회복 능력을 유지한다고 연구팀은 밝혔다. 이러한 다양한 환경에서의 안정성은 실생활에서 활용 가능성을 크게 높이는 요소로, 향후 의료 및 웨어러블 기기 분야에서 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.
달걀 단백질에서 영감 얻은 이황화 결합 기술 적용.
이번에 개발된 전자피부의 핵심 기술은 달걀 노른자에서 영감을 얻은 '이황화 결합(disulfide bond)' 기술이다. 연구를 주도한 이용주 서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부 연구원은 "달걀 노른자가 서로 잘 달라붙는 성질을 가지고 있는데, 이런 이황화 결합을 전자 피부에 도입해 쉽게 결합하고 회복이 가능하도록 소자를 개발했다"고 설명했다.
"달걀이 노른자를 가지고 있는데 이 노른자들은 서로 잘 달라붙는 성질을 가지고 있습니다. 이황화 결합을 전자 피부에 도입해서 쉽게 결합, 회복이 가능하도록 소자를 개발했습니다." - 이용주 서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부 연구원
이황화 결합은 생물학적 시스템에서 단백질 구조를 안정화하는 중요한 화학적 결합으로, 이를 전자소자에 적용함으로써 자가 회복 능력을 구현한 것이다. 연구팀은 이 기술을 통해 전자피부가 손상된 부위를 스스로 인식하고 주변 분자들과 새로운 결합을 형성해 손상 전 상태로 복원되는 메커니즘을 구현했다.
특히 이 기술의 장점은 외부 열이나 빛 등의 자극 없이도 스스로 회복할 수 있다는 점이다. 기존의 자가 회복 소재들은 대부분 열이나 빛 등 외부 자극을 필요로 했지만, 이번에 개발된 전자피부는 그러한 외부 자극 없이도 빠르게 회복되는 특성을 보인다. 이는 실생활에서 활용 시 편의성과 효율성을 크게 높이는 요소로 평가된다.
피부 친화적 특성과 다양한 의료 분야 활용 가능성.
연구팀은 개발된 전자피부가 피부 친화적인 특성을 가지고 있어 장시간 착용하더라도 피부 자극이나 홍반이 발생하지 않는다고 밝혔다. 이는 웨어러블 기기로 활용할 때 매우 중요한 특성으로, 특히 화상 치료와 같은 의료 분야에서의 활용 가능성을 높인다. 화상 환자의 피부는 매우 민감하기 때문에, 피부 친화적인 소재의 개발은 치료 효과를 높이고 환자의 불편함을 줄이는 데 크게 기여할 수 있다.
김혁 서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부 교수는 "전자피부에 디스플레이와 센서를 올릴 수 있고 필요한 각종 의료기기도 올릴 수 있어, 일종의 바이오 칩으로 발전할 것"이라며 "이러한 바이오 칩은 몸 안에 삽입하거나 사람 피부에 부착하는 방식으로 계속 발전해 나갈 것"이라고 전망했다.
"(전자피부에) 디스플레이·센서도 올릴 수 있고 필요한 각종 의료기기도 올릴 수 있어 그렇게 만들어낸 일종의 칩이죠. 바이오 칩을 몸 안에도 집어넣고 사람 피부에도 부착하는 방식으로 계속 발전해 나갈 것으로 생각합니다." - 김혁 서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부 교수
이 기술은 특히 의료 분야에서 혁신적인 발전을 가져올 것으로 기대된다. 전자피부에 다양한 센서를 장착하면 체온, 심박수, 혈압, 혈당 등 생체 신호를 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 이를 통해 환자의 상태를 지속적으로 관찰하고 적절한 치료를 제공할 수 있다. 또한 화상 치료뿐만 아니라 만성 질환 관리, 노인 건강 모니터링 등 다양한 의료 분야에서 활용될 수 있는 가능성을 가지고 있다.
웨어러블 건강기기부터 식물 모니터링까지 다양한 응용 분야.
개발된 전자피부는 의료 분야를 넘어 다양한 응용 분야에서 활용될 것으로 기대된다. 연구팀은 이 기술에 다양한 센서를 장착하면 실시간 생체 신호를 분석하는 웨어러블 건강 기기로도 활용할 수 있다고 밝혔다. 일상생활에서 지속적으로 건강 상태를 모니터링하고 관리할 수 있는 스마트 웨어러블 기기의 개발이 가능해진 것이다.
또한, 연구팀은 이 전자피부 기술을 로봇 분야에도 적용할 계획이다. 로봇에 부착하면 로봇이 외부 환경을 더 섬세하게 감지하고, 손상되더라도 스스로 회복할 수 있는 기능을 갖추게 된다. 이는 로봇의 내구성과 기능성을 크게 향상시킬 수 있는 기술적 진보로 평가된다.
더 나아가 연구팀은 식물에도 전자 피부를 부착해 수분 상태와 스트레스 반응 등을 실시간으로 분석하는 연구도 진행하고 있다고 밝혔다. 이는 농업 분야에서 작물의 상태를 모니터링하고 최적의 생육 환경을 제공하는 데 도움을 줄 수 있는 획기적인 기술로, 스마트 농업의 발전에도 기여할 것으로 예상된다.
이번 연구는 전자피부의 한계로 지적되어 온 손상 후 회복 문제를 해결한 획기적인 성과로, 향후 의료, 웨어러블 기기, 로봇공학, 농업 등 다양한 분야에서 혁신을 이끌 것으로 기대된다. 특히 피부 친화적이고 다양한 환경에서 기능을 유지할 수 있는 특성은 실생활에서의 활용 가능성을 크게 높인 것으로 평가받고 있다.