생체 촉각세포 모사한 초고감도 이온트로닉 전자피부 개발

2020년 이달의 과학기술인상 1월 수상자에 한양대 화학공학과 김도환 교수가 선정됐다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단은 김도환 교수가 생체 촉각세포를 모사한 초고감도 이온트로닉 전자피부 기술을 개발, 웨어러블 전자기기 상용화 및 스마트 인터페이스 기술 선점의 토대를 마련한 공로를 높이 평가했다고 밝혔다.

특히 올해 1월은 김도환 교수가 2019년 세계가전전시회(CES)에서 초고감도 전자피부를 활용한 ‘실감형 웨어러블 컨트롤러 시제품’을 선보여 가속도와 방향 제어를 일체화한 신개념 촉각인터페이스의 활용 가능성을 입증한지 꼭 1년이 되는 달이다.

최근 전자피부는 유연 디스플레이, 착용하는 의료기기와 같은 소프트 전자기기가 발전하면서 사용자와 기기의 실시간 상호 작용을 돕는 스마트 인터페이스의 핵심기술로 주목받고 있다. 하지만 기존 전자피부는 통각, 압각, 촉각 등 미세한 자극을 구분하는 센서의 민감도가 떨어지고 넓은 범위의 자극을 인지하지 못한다는 한계가 있었다.

김 교수는 사람의 촉각 세포가 외부 압력을 감지하는 원리를 모방해 점-유탄성* 고분자 신소재를 개발해냈다. 이를 통해 소리와 혈압, 물체의 하중까지 감별하는 ‘고감도‧초저전력‧고신축성 전자피부’를 구현하여 원천특허를 확보하는 동시에 ‘스마트 헬스케어용 촉각 센서’ 기술을 2018년 터치패널 전문기업에 기술이전하였다.

* 점-유탄성: 탄성과 점성을 동시에 가진 구조체 내에 유체가 점성을 갖고 흐르는 성질

또한 촉각세포의 세포막 구조와 기계적 외부 자극에 따라 발생하는 생체이온의 신호전달 메커니즘을 모사한 인공촉각 세포 구현에도 성공하여 손으로 누르는 압력의 세기로 드론과 같은 자율주행 동력장치의 가속과 방향을 동시에 제어하는 ‘전자피부 패치 기반의 실감형 웨어러블 컨트롤러’를 개발하였다. 연구결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 2019년 9월 5일 게재되었다.

김도환 교수는 “촉각증강형 초고감도 전자피부 기술은 차세대 소프트 전자기기의 핵심기술로 실감형 터치스크린, 피부 부착형 건강진단 패치, 수술로봇 등 다양한 분야에서 활용이 기대된다.”라고 하며 “전자피부 원천기술 개발로 미래산업 경쟁력 확보에 기여하고 싶다.”라고 수상 소감을 밝혔다.

‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1000만 원을 수여하는 상이다.