사람의 눈은 시야각이 150~160도로 넓고, 시신경이 모인 황반의 분해능은 1arcmin (각분‧1arcmin은 60분의 1도) 정도로 높다. 또 카메라로는 절대 담을 수 없는 미세한 빛의 변화도 감지한다. 돔 모양의 망막에 수백만 개의 광수용체가 밀집된 독특한 구조 덕분이다.
하지만 그동안 로봇공학 분야에서 사람의 눈을 모방해 만든 시각장치는 대부분 납작한 전자칩 모양이었다. 눈의 기능을 효율적으로 구현하는 데 한계가 있었다.
홍콩과기대 등 국제 공동연구팀은 차세대 태양전지 소재로 주목받는 페로브스카이트를 이용해 실제 사람의 안구 구조와 유사한 반구형 전기화학 인공 눈(EC-EYE‧ Electrochemical eye)을 제작했다.
사람의 눈에서는 망막에 상이 맺히면 이를 광수용체가 전기신호로 바꿔 뇌에 전달한다. 연구팀은 알루미늄 껍질과 텅스텐 필름으로 인공 눈의 공막을 만들고, 광수용체 역할을 할 페로브스카이트로 나노와이어 망막을 제작했다.
페로브스카이트는 유기물과 무기물의 특징을 동시에 가지는 하이브리드 소재로, 넓은 스펙트럼의 빛을 효율적으로 흡수해 전기신호로 변환한다. 인공 눈의 내부는 이온성 액체로 채웠다.
연구팀은 이렇게 제작한 인공 눈을 이용해 알파벳 E, I, Y 모양의 이미지를 인식하는 데 성공했다. 인공 눈은 100픽셀로 구성돼 현재로선 해상도가 매우 낮다.
논문의 제1저자인 구 레이레이 홍콩과기대 전자및컴퓨터공학과 박사는 “인공 눈에 부착한 나노와이어의 밀도를 실제 사람의 광수용체 밀도의 10배 이상으로 높일 수 있다”며 “인간의 눈보다 훨씬 나은 분해능을 가진 인공 눈을 제작할 계획”이라고 말했다.
연구 결과는 국제학술지 ‘네이처’ 5월 20일자에 실렸다. doi: 10.1038/s41586-020-2285-x
