나비 무게도 느끼는 인공피부 개발

[과학] 나비 무게도 느끼는 인공피부 개발

[연합뉴스 2010-09-13 10:00]

(서울=연합뉴스) 나비 한 마리가 내려앉는 것도 느낄 수 있을만큼 민감한 인공 피부가 미국의 두 대학 과학자들에 의해 각각 개발돼 차세대 의수족과 로봇 분야에 서 큰 진전을 이룩하게 됐다. 스탠퍼드 대학과 버클리 캘리포니아대학 연구진은 네이처 머티어리얼지 온라인판에 실린 별개의 연구보고서에서 각기 기존 한계를 훨씬 뛰어넘는 인공피부를 개발 했다고 밝혔다. 두 팀이 개발한 인공피부는 모두 1킬로파스칼, 즉 펜을 집거나 컴퓨터 자판을 치는 정도의 일상적인 압력을 감지할 수 있는 것이다. 기존의 인공 피부는 감지 가능 한계가 수십 킬로파스칼 이상이었고 정압(靜壓), 즉 수직방향으로 작용하는 압력만을 감지할 수 있었기 때문에 물체가 피부에 내려앉은 뒤에는 그것이 계속 그 자리에 있는지를 알 수 없었다. 두 연구팀이 개발한 인공 피부는 모두 이런 한계를 뛰어넘는 것이지만 그 작용은 각기 다르다. 스탠퍼드 대학 팀은 실리콘 함유 폴리머 PDMS를 이용했다. 6㎠의 PDMS에서 일정한 간격으로 피라미드 모양의 덩어리를 떼어내면 공기가 차 있던 자리가 PDMS로 채워지면서 이 장치의 정전(靜電)용량에 변화가 생긴다. 연구진은 이런 정전용량의 변화를 보다 쉽게 감지하기 위해 상태의 차이를 전류의 변화로 읽을 수 있는 유기 트랜지스터에 PDMS 축전기를 연결한 다음 트랜지스터그리드를 사용, 물질 전체의 각기 다른 지점에서 나타나는 압력 변화를 추적했다. 이렇게 만들어진 PDMS 인공피부는 검정파리와 나비가 내려 앉는 것을 모두 `느낄' 수 있었다. 이 장치는 민감하긴 해도 신축성이 적어 마음대로 펼쳐지지 않는다는 단점이 있는데 연구진은 금년 말까지는 이 문제를 해결해 의수족 시제품을 만들 수 있을 것으로 예상하고 있다. 한편 버클리 캘리포니아 대학 연구진이 개발한 인공피부는 `컨택트 프린팅'이란 기법을 사용, 반도체 나노와이어를 그리드 형태로 잡아당겨 펼친 뒤 압력에 민감한 신축성있는 고무 위에 설치했다. 이 고무는 압력을 받으면 전기 저항에 변화를 일으킨다. 7㎠의 그리드 위에서 서로 교차하는 나노와이어는 트랜지스터와 같은 역할을 하며 트랜지스터들은 각각 한 개의 픽셀(화소)처럼 압력에 의해 생긴 전류를 각 지점에서 읽을 수 있다. 이 장치는 주원료가 고무이기 때문에 5㎜ 간격으로 U자 모양으로 구부러질 정도로 신축성이 높으며 그런 상태에서도 기능을 발휘한다. 연구자들은 그러나 위로부터 가해지는 압력 외에 옆으로부터 오는 힘, 즉 다리를 긁는 것과 같은 감촉을 느껴야만 진짜 피부와 같은 기능을 갖게 될 것이며 이를 뇌와 연결하는 일은 더더욱 요원하지만 우선적으로 이를 로봇에 사용할수 있을 것 이라고 전망했다. 아일랜드 트리니티대학의 존 볼랜드 교수는 민감성과 신축성이라는 두 연구팀의 장점을 결합시켜 미래의 인공피부에 이용할 수 있을 것이라고 논평했다. youngnim@yna.co.kr (끝) <저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>