포스텍·울산대 연구팀, 악어 가죽처럼 신축성 있는 압력센서 개발

악어 피부의 감각 기관 모사해 높은 신축성

재활치료 및 헬스케어, 의족∙의수, 로봇 등에는 다양한 감각 감지가 가능한 전자피부가 필요하며, 이를 위해선 신축성을 가진 압력센서의 개발이 필수적이다. 

국내 한 연구진이 악어 피부의 감각기관을 모사해 신축성이 높은 압력센서를 개발했다.

포항공대 화학공학과 조길원 교수

포항공대(포스텍)는 화학공학과 조길원 교수, 이기원∙손종현 박사 연구팀이 울산대 화학과 이승구 교수 연구팀과 함께 마이크로돔 구조와 주름진 표면 구조를 도입한 압력센서를 개발했다고 1일 밝혔다.

악어는 물결의 작은 움직임에 고도로 발달하고 민감한 피부 감각으로 인식해 먹이가 움직이는 방향을 찾아간다.

악어 피부 감각기관은 압력을 감지할 수 있는 규칙적인 반구 형태의 감각 돌기와 그 사이에 주름이 있는 접힘 부위로 구성돼 있다.

이 덕분에 악어가 몸을 움직여도 돌기 사이에 있는 접힘 부분만 변형되고 돌기 위 감각 감지부는 변형에 영향을 받지 않는다.

이 연구팀은 이런 악어 피부 감각기관을 구조적∙기능적으로 모사해 미세 주름과 반구형 구조를 지닌 고분자 탄성체로 구성된 압력센서를 구현했다.

지금까지 나온 압력센서는 기계적 변형이 없을 때는 높은 민감도를 보이지만 센서가 변형되면 압력에 대한 민감도가 급격하게 떨어지는 경향을 나타냈다.

왼쪽부터 포항공대 이기원∙손종현 박사, 울산대 화학과 이승구 교수

반면 이번에 개발된 센서는 늘어나더라도 압력에 대한 높은 민감도를 유지했다.

한 방향으로는 100%, 두 방향으로는 50%까지 늘어나도 압력에 대한 높은 민감도를 나타낸다고 연구진은 밝혔다.

이 압력센서는 의족∙의수, 로봇 등 다양한 종류의 입을 수 있는 소자에 응용할 수 있다.

연구를 주도한 조길원 교수는 “이 압력센서는 웨어러블 타입의 압력센서로서 센서가 늘어나도 다양한 종류의 압력을 효과적으로 감지했다”며 “앞으로 인공 보철에 사용되는 압력센서, 소프트 로보틱스의 전자피부, 가상현실과 증강현실의 휴먼-머신 인터페이스 분야에 두루 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

한편 이번 연구 성과는 최근 학술지 ‘스몰’ 표지논문으로 실렸고 ‘어드밴스드 사이언스 뉴스’에도 게재됐다.

포항=이영균 기자 [e-mail]