서울대, 온도·습도·촉감 느끼는 '스마트 인공피부' 개발

김대형 교수팀 주도 "뇌 신호·외부 자극에 반응하는 인공기관 제작 수년 내 가능할 것"

표면을 스마트인공피부로 만든 인공손/사진=서울대

서울대 화학생물공학부 김대형 교수가 사람 피부처럼 부드럽고, 신축성 있으며, 온도와 습도, 촉감까지 느낄 수 있는 '스마트 인공피부'를 개발했다고 15일 밝혔다.

연구팀에 따르면 스마트 인공피부는 초박막 폴리이미드(PI) 박막과 실리콘 단결정 나노리본(SiNR)으로 만든 온도·습도·압력·변형 센서들과 인공피부를 가열하는 금(Au) 나노리본 발열체를 투명한 실리콘 고무 속에 배치한 구조로 만들었다.

내장 센서들은 인공피부에 닿는 물체 등의 온도와 습도, 피부에 가해지는 압력을 측정하고 피부가 늘어나는 정도도 감지할 수 있다.

발열체는 인공피부 온도를 체온 정도로 따뜻하게 해줘 인공 손과 접촉하는 상대방도 체온의 따뜻함을 느낄 수 있다.

연구팀은 "스마트 인공피부를 적용한 인공 손과 실제 손을 적외선 카메라로 촬영한 결과 인공 손도 실제 손과 같은 체온으로 측정됐다"고 설명했다.

스마트인공피부를 늘인 모습/사진=서울대

또 손목을 구부리거나 주먹을 쥘 때, 악수를 할 때 등 피부가 30% 늘어나도 센서들이 정상 작동하는 것으로 확인됐다. 스마트 피부의 센서와 발열체는 최고 50%까지 늘어난 상태에서도 정상적으로 작동했다.

김대형 교수/사진=서울대

연구팀은 "손목 등 신축성이 좋아야 하는 신체 부위가 포함된 인공기관에서 제 기능을 할 수 있을 것"이라고 전했다.


또 인공피부의 센서에서 감지된 촉각 신호를 쥐의 말초신경을 통해 뇌까지 전달하는 데에도 성공했다.

살아 있는 쥐의 말초신경과 인공피부 센서의 미세 전극을 연결한 뒤 피부에 압력을 가하면서 쥐의 뇌전도(EEG)를 측정한 결과 피부 자극으로 발생한 전극의 전기신호가 뇌까지 전달되는 것으로 확인됐다.

이는 앞으로 인공피부를 이용해 만든 손발 등 인공기관을 통해서도 외부자극을 느끼는 게 가능해진다는 것을 시사한 것이다.

김 교수는 "뇌 신호로 작동하면서 외부 자극을 실제 피부처럼 느끼고 반응하는 인공피부를 가진 인공기관의 제작도 수년 내 가능할 것으로 예상한다"고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications) 9일자(미국시간) 온라인판에 게재됐다.