“10초면 원상회복” 초고속 자가 치유 전자피부 개발

마찰 또는 찢어짐 등 손상된 상태가 10초 이내로 원상회복되는 전자피부가 국내에서 개발됐다.

한국연구재단은 서울시립대 김혁 교수 연구팀이 외부 자극 없이 10초 이내로, 80% 이상 기능을 회복할 수 있는 ‘초고속 자가 치유 전자피부’를 개발했다고 19일 밝혔다.

자가 치유 기능을 가진 전자피부의 개략도. 서울시립대 김혁 교수 제공

전자피부는 사람의 피부를 모방해 만들어진다. 웨어러블 기기의 가장 진화된 형태 중 하나로, 헬스케어 분야에서의 활용도가 높다. 실제 전자피부는 인체에 부착했을 때 촉각을 느끼거나 생체 신호를 모니터링, 부착 부위의 상처를 치료하는 등의 기능으로 다양하게 개발되고 있다.

다만 반복적으로 사용하는 과정에서 발생하는 마찰과 찢어짐, 스크래치 등 기계적 손상에 취약해 장기간 착용이 어려운 점과 손상 시 성능이 저하되는 점 등은 해결해야 할 과제로 부각돼 왔다.

이를 해결하기 위해 연구팀은 다양한 화합물을 합성해 전자피부의 자가 치유 성능을 높일 수 있는 최적의 조건을 구현했다.

유연한 열가소성 폴리우레탄에 이황화물 화합물을 도입해 열과 빛 등 외부 자극 없이도 재결합할 수 있는 이황화 결합을 형성하도록 설계하고, 높은 복원력을 위해 분자 이동성이 높은 화합물을 첨가해 자가 치유 능력을 극대화한 방식이다.

이러한 방식으로 개발된 자가 치유 전자피부는 단시간에 높은 회복률을 확보하는 것은 물론 고온·고습·저온·수중 등 극한 환경에서도 근전도 및 심전도를 안정적으로 측정하고, 손상 후 자가 치유를 거쳐도 신호가 안정적으로 유지되는 성능을 보였다.

연구팀은 이 기술을 이용해 실시간 생체 신호 모니터링과 인공지능(AI) 기반의 근육 피로 평가기술을 구현하는 데도 성공했다.

김혁 교수는 “이번 연구 결과는 자가 치유형 전자 피부의 주요 난제를 해결해 차세대 웨어러블 의료기술의 발전과 상용화를 촉진하는 데 기여할 것”이라고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 지난달 12일 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에서도 소개됐다.

대전=정일웅 기자 jiw3061@asiae.co.kr