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꿈의 나노물질 '그래핀' 전자 피부 시대 앞당긴다.

2018.01.17 09:30

사람의 피부와 똑같이 반응하는 ‘전자 피부(Electronic skin)’가 개발됐습니다. 로봇에 이 피부가 장착되면 로봇은 이미 로봇이 아니라 사람과 똑같이 반응하는 진짜 인조인간이 됩니다. 사람도 피부가 손상되면 전자 피부로 교체해 ‘피부 미인’이 될 수 있다는 것인데요.

과연, 그렇게 될 수 있을까요?


김도환 숭실대 교수와 정희태 카이스트 교수 공동연구팀이 포유류의 피부를 구성하는 촉각 세포가 외부 압력을 감지하는 원리를 구현한 소프트 로봇피부를 개발했습니다. 소리나 혈압, 터치, 물체의 하중까지 정확하게 감별할 수 있어 차세대 웨어러블 기기의 스마트 인터페이스로 활용될 전망입니다.




 ‘전자 피부’ 인류 미래를 바꾼다

전자 피부는 포유류 피부의 대표적인 촉각 수용체 중의 하나인 메르켈 세포를 구성하는 ‘Piezo2 단백질’의 압력 자극 센싱 메커니즘의 특성을 활용하고 있습니다. 전자 피부는 사람의 피부가 외부의 촉각적 자극뿐만 아니라 소리와 혈압, 물체의 하중에 의해서도 점-유탄성, 즉, 점성과 탄성을 동시에 갖고 있는데요. 특히, 휘어지고 늘어나는 피부와 같은 특성을 보이면서도 넓은 범위에서 압력 자극을 정확하게 분별하는 특성까지 갖고 있습니다.

이 전자 피부가 더 진화하면, 교통사고 등으로 손상된 사람 피부를 대체할 수도 있고 로봇에 사용되면 진짜 사람으로 착각할 수 있을 정도로 정교한 로봇을 만들어낼 수 있을 것입니다. 나아가 차세대 플렉서블 디스플레이용 터치스크린뿐만 아니라 생체진단•치료 및 수술용 소프트로봇, 인간-로봇-환경 촉각 인터페이스가 필요한 헬스케어 시스템, 재난•구조, 방위산업 등 다양한 산업 분야에 적용이 가능할 것입니다.



 과학자들 ‘전자 피부’시대 앞당긴다

과학자들은 그동안 인공 팔다리나 로봇 제작을 위해 사람의 피부처럼 유연하면서 촉감을 느낄 수 있는 피부 개발에 주력해왔습니다. 이를 위해 사람의 피부처럼 유연하면서도 팽팽하고 탄력 있는 소재가 필요했는데요. 이 가능성을 꿈의 나노물질이라고 불리는 ‘그래핀(Graphene)’에서 찾아냈습니다.

철보다 훨씬 강하고 유연하면서, 열전도율이 매우 높고, 투명하면서 전자 이동성이 매우 뛰어난 그래핀의 특성을 활용해 사람 피부처럼 강하고 부드러운 피부를 만들어내는 데 성공했습니다.


이렇게 만들어진 전자 피부는 태양 에너지를 흡수해 이를 전기 에너지로 전환할 수 있는데요. 피부 속에서 에너지가 흐르는 만큼, 살아있는 피부처럼 오랜 기간 탄력을 유지할 수 있습니다. 또한, 투명하면서 전기 작용에 매우 예민한 상태를 유지할 수도 있죠.


 영국, 외부자극 느끼는 전자 피부 만들다

영국 글래스고 대학교 공과대학 연구팀은 태양 에너지를 이용해 부드러우면서 외부 자극을 느낄 수 있는 전자 피부 개발에 성공했습니다. 태양 에너지를 흡수해 인공 피부에 미량의 전기를 흐르게 함으로써 전자 피부가 사람 피부처럼 생생한 상태를 유지할 수 있는 게 특징입니다.

이에 대해 연구팀원인 라빈더 다이야(Ravinder Dahiya) 박사는 “개발된 전자 피부는 사람 피부처럼 유연하면서 변질되지 않고, 예민한 감촉 기능을 갖췄다”고 말했습니다.



 ‘내 팔이 스크린’ 투명 전자 피부 나온다

울산과학기술대학교(UNIST)는 박장웅 신소재공학부 교수팀은 투명 전자 피부를 개발했습니다. 이 투명 전자 피부는 투명 테이프와 같은 것으로 스티커처럼 팔이나 손등 위에 붙여 사용하면 몸에 부착된 스크린 역할을 하게 되는데요. 

피부에 부착해 필요할 때마다 켰다 끌 수 있는 터치 스크린으로 활용이 가능하며, 마음대로 색을 넣을 수도 있고 글자가 나타나게 할 수도 있습니다. 사람들의 심장 박동수 등 건강 상태를 실시간으로 점검하는 건강 지킴이 역할도 하게 됩니다.



 전자 피부, 스마트 손•발을 탄생시킨다


전자 피부는 특수 소재로 만든 손 골격에 결합해 실제 사람의 손•발과 같은 기능을 수행하게 됩니다. 손과 발을 잃은 사람도 인공 손과 인공 발•다리를 활용해 딱딱한 물질은 물론 부드러운 물질들을 움켜쥘 수 있습니다. 손과 팔다리, 발 장애인이 없는 세상을 열게 되는 것이죠. 이른바 인공 팔다리가 스스로 감촉을 느끼는 ‘스마트 팔다리’로 변신하게 됩니다. 

인공 손•발뿐만 아니라 사람 몸의 피부까지 이식할 수 있어, 장애인을 위한 보족의 개념이 달라집니다. 화상으로 피부가 훼손된 사람들의 피부까지 전자 피부가 대신하게 되는 것입니다. 4차 산업혁명이 인간과 기계의 간격을 점점 좁히면서 경계를 사라지게 하고 있습니다. 
 
글 | 최은수 박사(mk9501@naver.com)

최은수 박사는 21세기 지구촌 변화상을 분석한 미래서적 ‘넥스트 패러다임’, 권력이동의 미래를 예견한 국내 첫 다보스 리포트 ‘힘의 이동’ 등 다수의 베스트셀러를 펴낸 미래 경영전략학 박사(Ph.D.)로 네이버 미래이야기 칼럼리스트다. 특히 청년멘토링 축제 ‘MBN Y 포럼’을 기획해 성공키워드 ‘두드림(DoDream) 정신’을 전파하고 있다. 


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Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS
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