UNIST-듀크대, 촉각의 시각화 가능한 인공전자피부 개발

“피부의 바깥에 스미는 어둠 / 낯설은 거리의 아우성 소리 / 까닭도 없이 눈물겹고나”

1930년대 조선의 대표적 모더니즘 시인으로 알려진 김광균의 1939년 작품 ‘와사등’의 한 부분이다. ‘피부의 바깥에 스미는 어둠’이라는 부분은 중고등학교 국어시간에 배움직한 ‘촉각의 시각화’라는 공감각적 표현이다.

‘공감각’은 어떤 자극에 의해 일어나는 감각이 동시에 다른 영역의 감각을 일으키는 현상이다. 울산과학기술원(UNIST) 에너지및화학공학부, 미국 듀크대 화학과 공동연구팀은 외부 자극을 색상변화로 표현할 수 있는 인공전자피부기술을 개발해 문학적 표현법인 ‘공감각’을 현실화시켰다고 10일 밝혔다. 이번 연구결과는 재료 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈’에 실렸다.

기존에도 역학 변색형 고분자 소재를 활용해 전자피부를 만들 경우 별도 전원 공급 없이 외부 자극에 대해 색 변화를 보여줄 수 있었다. 문제는 색변화가 나타나기 위해서는 강한 외부 자극이 필요하다는 문제점이 있었다.

연구팀은 복합고분자소재(PDMS)에 마이크로미터 크기의 미세한 구멍을 만들고 그 안에 기계적 강도가 우수한 실리카 나노입자를 코팅해 외부 자극에 대한 민감도를 높인 인공전자피부를 만들었다. 마이크로 구멍과 실리카 나노입자에 의한 에너지 분산효과로 인해 신축성이 기존 기술과 비교해 최대 4배 정도 우수한 것으로 나타났다.

이번에 만든 기술은 PDMS 소재를 뼈대로 삼고 있기 때문에 은나노와이어 기반의 투명전극과 융합을 통해 마찰전기 센서로도 활용될 수 있다. 이번에 개발한 PDMS 전자피부 기술과 마찰전기 기술을 융합시킬 경우 음성인식, 동작인식 센서 등에도 활용할 수 있다.

고현협 UNIST 에너지및화학공학부 교수는 “이번 연구는 복잡한 전기신호 기반의 인공전자피부와는 달리 시각적 색의 변화로 외부 자극 세기를 표현할 수 있어 차세대 인공전자피부 기술에 대한 핵심역할을 할 것”이라며 “특히 색의 변화라는 시각적 변화가 직관적으로 정보를 제공함으로써 사용자가 접근하기가 더 용이할 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr