고려대 한창수 교수 연구팀, 피부처럼 자극 감지하는 ‘인공피부센서’ 개발

생체 피부감각기관 시스템과 인공 피부센서 신호발생 개략도

국내 연구진이 인간의 피부조직을 모사해 동력없이도 외부 자극을 감지하는 ‘인공피부센서’를 개발했다. 생체신호 측정, 로봇 피부 등 다양한 산업용 센서로 활용될 전망이다.
과학기술정보통신부는 고려대 한창수 교수 연구팀이 인체의 감각기관을 원형에 가깝게 모사해 외부의 물리적인 접촉에 전달되는 압력·진동·터치를 측정하는 ‘인공피부센서’를 개발했다고 지난달 26일 밝혔다.
압력과 자극을 감지하는 센서는 의료·자동차·항공·가전·환경 등 다양한 분야에 활용되고 있으나 높은 구동전력이 필요하며, 센서 감도가 약하다는 한계점이 있다. 인체 감각기관은 수용기, 전해질, 이온채널의 세가지 기본 구성요소로 이뤄져있다. 사람은 전해질 안 이온이 이온채널을 지나가면서 감각을 느낀다.
연구팀은 이러한 인체 피부감각기관을 모방해 전력발생부, 압력 수용기, 전해질, 기공막 등 네 가지 요소를 결합해 피부센서를 구현했다. 외부 자극으로 ‘이온’이 이동하면서 신호를 전달하는 원리를 사용했다.
자체동력을 위해 압전필름을 이용했다. 압전필름부에서 발생하는 ‘빠른적응’신호와 이온채널부에서 발생되는 ‘느린적응’ 신호의 두가지 신호를 이용해 보다 정확하게 자극을 인지하게 했다. 빠른적응은 자극이 시작된 시점과 끝나는 시점에서만 반응신호가 발생하는 특성이며, 느린적응은 자극이 시작돼서 끝나는 시점까지 연속적으로 반응신호가 발생하는 특성이다.
연구팀은 개발된 센서로 혈압, 심전도, 물체 표면의 특징, 물건의 접촉 상황 인지, 점자의 구별 등을 확인했다.
한창수 교수는 “이 연구는 기존 실리콘 기반 방식과 다른 새로운 패러다임의 센서”라며 “생체신호 측정, 로봇피부의 성능 개발에 기여하고 사물인터넷과 연계하는 등 다양한 산업분야에 적용될 것”이라고 전망했다.
이 연구결과는 지난달 9일 국제학술지 ‘어드밴스드 머터리얼스’(Advanced Materials)에 실렸다.