촉각세포가 외부압력을 감지하는 ‘고분자 신소재’

김도환 숭실대 교수
국내 연구진들이 세계 최초로 '초감도 전자피부'를 개발하여 학계를 비롯한 산업계에 희소식이 되고 있다.

지난 3일 오후  미래창조과학부(장관 최양희)는 포유류의 피부를 구성하는 촉각세포가 외부압력을 감지하는 원리를 구현한 ‘점-유탄성 고분자 신소재 개발’을 통해, 소리에서부터 혈압, 일반 터치, 다양한 물체의 하중까지 정확하게 감별하는 ‘초고감도, 초저전력, 고신축성 전자피부’를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

앞으로는 초고감도, 초저전력, 고신축성 전자피부가 부착된 차세대 소프트로봇이 촉각피드백을 통하여 환자의 건강상태를 알려주거나, 정교하고 세밀한 수술을 하는 일 등이 가능해질 전망이다. 

이번 연구 성과의 주인공은 숭실대 연구진(김도환 교수)과 카이스트 연구진(정희태 교수)이 주도했는데, 미래창조과학부 글로벌프런티어사업(나노기반 소프트일렉트로닉스연구단)과 기초연구사업(개인연구) 지원으로 수행되었다.


그림 1. 인간을 포함한 포유류의 촉각원리를 직접적으로 구현하여 소리에서부터 혈압 및 일반 터치, 그리고 물체의 하중을 인지할 수 있는‘초고감도, 초저전력, 고신축성 전자피부’모식도
숭실대 김도환 교수는“이번에 구현한 전자피부 기술은, 넓은 압력범위에서 선형적으로 고민감성이 요구되는 분야에서 기존 기술의 한계를 극복할 수 있는 신규 소재설계의 해법을 촉각세포의 압력감지원리에 대한 체계적인 이해를 바탕으로 제공했다는 점에서 학문적 의의가 크다"고 설명했다.

또한 "이번에 제안된 과학적 성과는 차세대 플렉서블 디스플레이용 터치스크린뿐만 아니라 최근 이슈가 되고 있는 인간 촉각능력 이상을 요구하는 생체진단, 치료 및 수술용 소프트 로봇과 같은 다양한 인간-로봇-환경 촉각인터페이스가 절실히 요구되는 보건, 의료 등 헬스케어시스템을 비롯한 재난·구조, 방위산업 등 다양한 산업분야에서도 적용이 가능할 것으로 기대된다”고 연구의 의미를 밝혔다.


연구결과는 재료과학분야 세계적 국제학술지‘어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)’2017년 30호 표지논문(Inside Front Cover)으로 게재(4월4일)되며, 관련 기술로 1건의 국내특허와 3건의 해외특허를 출원하였다.


논문명은 ‘An Ultrasensitive, Visco-Poroelastic Artificial Mechanotransducer Skin Inspired by Piezo2  Protein in Mammalian Merkel Cells’이며, 저자는 김도환 교수(교신저자, 숭실대), 박상식(공동제1저자, 숭실대), 정희태 교수(교신저자, 카이스트), 김명량(공동제1저자, 카이스트), 정재우 교수(공동저자, 숭실대), 이승걸(공동저자, 부산대), 최덕현 교수(공동저자, 경희대)가 공동 등재됐다.


그림 2. 인간을 포함한 포유류 피부의 외부압력 센싱과정(상)과 개발된 생체 모사형 전자피부의 촉각센싱과정(하)을 나타내는 모식도

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