19일 한국연구재단에 따르면 전자피부는 웨어러블 기기의 일종으로, 촉각 감지, 생체 신호 모니터링, 부착 부위 치료 등의 역할을 수행할 수 있다. 하지만 기존 전자피부는 마찰, 찢어짐, 스크래치 등 기계적 손상에 취약해 장기간 사용이 어려운 한계가 있었다.
이전에도 손상 후 기능을 복구할 수 있는 전자피부가 개발됐으나, 완전한 회복까지 1분 정도 걸려 생체 신호 측정이 중단되는 문제가 있었다. 또한 복구를 위해 열이나 빛과 같은 외부 자극이 필요해 실용화에 한계가 있었다.
김 교수 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 유연한 열가소성 폴리우레탄에 이황화물 화합물을 도입해 외부 자극 없이도 스스로 다시 결합할 수 있는 이황화 결합을 형성하도록 설계했다.
또한, 분자 이동성이 높은 화합물을 추가해 자가 치유 능력을 극대화했다. 이를 통해 손상 후 10초 이내에 80% 이상의 기능을 복구할 수 있는 전자피부를 구현하는 데 성공했다.
연구팀이 개발한 전자피부는 고온, 고습, 저온, 수중 등 다양한 환경에서도 근전도 및 심전도 신호를 안정적으로 측정할 수 있는 것으로 확인됐다.
특히 손상 후에도 자가 치유를 거쳐 정상적으로 신호를 유지하는 점이 입증되면서, 장기간 사용이 필요한 웨어러블 기기나 의료용 전자피부의 실용화 가능성이 높아졌다.
김 교수는 “이번 연구를 통해 실시간 생체 신호 모니터링 기술이 발전할 것으로 기대되며, 인공지능(AI) 기반 근육 피로 평가 기술 개발에도 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구는 향후 웨어러블 헬스케어 기기, 재활 치료, 로봇 피부 등 다양한 분야에 적용될 가능성이 높아, 자가 치유 전자소재 연구의 새로운 이정표가 될 것으로 기대된다.
이종균 기자
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