국내 연구진이 웨어러블 인공지능(AI) 헬스케어 로봇과 사용자 친화형 로봇 핵심 기술로 활용할 수 있는 고성능 생분해성 압력센서를 개발했다.
이태우 서울대 교수와 연구팀은 자연 상태 거미줄의 다중스케일 구조에서 영감을 받아 높은 민감도와 빠른 응답속도, 우수한 기계적 안정성을 동시에 갖춘 친환경 인공 거미줄 압력센서를 구현했다고 8일 밝혔다.
기존 유연 압력센서는 미세한 압력도 정확히 감지할 수 있도록 구조를 복잡하게 만들면 반복적인 압력과 굽힘으로 쉽게 손상되고, 구조를 튼튼하게 만들면 작은 압력 변화에 대한 감도가 낮아지는 한계가 있었다.
연구팀은 생분해성 고분자인 폴리젖산(PLA)을 구리 메쉬 위에서 전기방사 공정으로 제작해 거미줄과 유사한 섬유 골격을 만들었다. 이후 전도성 탄소 잉크, 전도성 은 나노와이어를 코팅해 섬유 표면에 전도성 네트워크를 형성했다.
압력이 가해질 때 전도성 입자와 나노와이어 사이 접촉 면적이 증가하고, 나노미터(㎚) 수준에서 전자 이동 경로가 빠르게 형성된다. 이로 인해 압력의 작은 변화도 증폭돼 전기 신호로 변환된다.
그 결과 높은 민감도와 우수한 내구성을 함께 확보하는 데 성공했다.
연구팀은 기술이 미세한 운동 조절이 어려운 파킨슨병 환자의 재활 보조, 지능형 의수, 웨어러블 AI 헬스케어 로봇, 사용자 친화형 로봇, 소프트 로보틱스, 원격 헬스케어 시스템 등 분야에서 활용될 것으로 기대했다.
이 교수는 “생분해성 소재를 기반으로 고성능 압력 감지와 친환경성을 동시에 구현했다는 점에서 지속가능한 웨어러블 전자소자의 새로운 방향이 될 것”이라고 밝혔다.
이번 연구성과는 지난 4일 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐다.
김영호 기자 lloydmind@etnews.com
