d라이브러리

 

기자는 고현협 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수와 마주 앉자마자 최근 그가 개발한 전자피부가 기존의 전자피부와 어떻게 다른지 물었다. 이미 전세계적으로 촉각은 물론 소리와 냄새까지 감지할 수 있는 전자피부가 개발돼 있다는 사실을 알고 있었기 때문이다. “기존의 전자피부는 수직으로 누르는 압력과 온도 등 ‘정적인 촉감’만 느낄 수 있었어요. 저희 연구팀이 만든 전자피부는 진동 같은 ‘동적인 촉감’도 느낄 수 있습니다. 이를 통해 표면의 아주 미세한 거칠기를 알 수 있어요.”

지문과 마이크로 구조 모방해 미세한 감촉 느껴

연구팀이 주목한 구조는 손의 지문과, 표피 속에 있는 미세 구조다. 손가락 지문은 물체를 집을 때 미끄럼을 방지할 뿐 아니라 미세한 질감을 파악하는 기능도 한다. 지문이 물체 표면의 미세한 돌기들과 만나면 진동 신호를 만들어내기 때문이다. 표피와 감각 수용기 사이에는 수 마이크로미터(μm, 10-6m) 크기의 뾰족한 구조물들이 톱니바퀴처럼 서로 맞물려 있어서, 지문에서 만들어진 미세한 진동 신호를 증폭시킨다.

연구팀은 지문을 흉내 내 고분자 필름 표면을 올록볼록하게 만들고, 필름과 진동센서 사이엔 마이크로미터 크기의 반구 모양을 맞물린 구조로 만들어 넣었다. 그 결과 물방울이 떨어지거나 달팽이가 기어갈 때 생기는 미세한 압력, 공중에 울려 퍼지는 소리까지 감지할 수 있었다.

“기존의 전자피부는 여러 방향에서 가해지는 촉감은 알 수 없어요. 대부분 수직으로 누르는 힘만 감지할 수 있으니까요. 반면 우리가 개발한 전자피부를 여러 개 이어 붙이면 힘의 방향에 따라 반구 구조가 다르게 변형되면서 촉감이 어느 부위에서 어느 방향으로 이어지는지도 알 수 있습니다. 진짜 손가락처럼 느끼는 전자피부인 셈이죠.” 고 교수는 “절단 장애인을 위한 전자의수나 청각 장애인을 위한 음성인식기, 건강진단용 웨어러블 소자 등에 쓰일 것”이라고 덧붙였다.



센서 부품 80%는 수입…신축성과 회로구현 등 난제도

아직 한계도 있다. 그가 개발한 전자피부는 유연하지만 신축성이 없다. “신체와 붙이면 생체신호를 더 정확하게 감지할 수 있기 때문에 앞으로 의료용 센서는 신체 부착형이 될 겁니다. 그러려면 소자가 휘어지고 늘어나게 만들어야 하는데, 특히 신축성 있게 만들기가 쉽지 않아요.” 대부분의 재료는 얇게 만들면 휘게 할 수 있다. 그러나 소자를 늘어나게 하는 건 전혀 다른 문제다. 소자의 내부 구조를 특수하게 만들어야 한다.

얇은 전자피부 안에 각종 기기를 삽입해야 하는 것도 난제다. 고 교수는 “아날로그 신호를 디지털로 바꿔주는 회로, 그 신호를 스마트폰으로 볼 수 있게 해주는 무선통신 기술, 그리고 베터리까지 모두 얇은 전자피부에 넣어야 한다”고 말했다. 그는 현재 회로·통신을 연구하는 팀과 공동 연구를 계획 중이다.

“우리나라에서 만들어지는 센서는 아직 부품의 70~80%를 수입에 의존하고 있어요. 원천 기술이 부족하기 때문입니다. 앞으로 우리나라를 이끌어갈 사물인터넷이나 인공지능 등 첨단 기술에는 거의 모든 분야에 센서가 필요해요. 자부심도 느끼지만, 하루빨리 센서를 연구하는 분들이 더 많아져야 한다는 생각이 듭니다.”