사람 피부처럼 압력 느끼는 ‘인공 피부’ 개발

스탠포드대 연구팀이 개발한 인공피부의 모습. 사람이 손으로 톡톡치는 터치의 압력까지 느낄 수 있다.

스탠포드대 연구팀이 개발한 인공피부를 로봇팔의 손가락 끝에 붙인 모습. 사람이 손으로 톡톡치는 터치의 압력까지 느낄 수 있다.

실제 사람피부처럼 압력을 감지해 신경계에 신호를 보낼 수 있는 인공피부가 개발됐다. 즈넨 바오(Zhenen Bao) 미국 스탠포드대 화학공학과 교수팀은 플라스틱 두 겹으로 된 유연한 인공피부를 개발해 ‘사이언스’ 16일자에 발표했다. 이를 의수에 적용할 경우 가볍게 손가락으로 ‘톡톡’ 치는 것부터 꽉 잡은 악수까지 압력 차이를 구분할 수 있을 것으로 보인다.

인공피부의 윗면은 압력을 받아 전기신호를 만드는 역할을 한다. 윗면은 와플처럼 격자무늬가 있고 격자 사이사이에 탄소 나노튜브 뭉치가 들어있다. 인공피부에 압력을 가하면 탄소 나노튜브가 서로 가까워지며 전기를 만든다. 압력이 강하면 튜브 사이의 거리가 가까워져 많은 전기가 흐르고 약한 압력에는 튜브 사이의 거리가 멀어 약한 전기가 발생한다. 센서에 흐르는 전기의 변화를 통해 압력 강도를 파악할 수 있는 것이다.

인공피부의 아랫면은 압력으로 생긴 전기신호를 신경세포로 전달하는 역할을 한다. 연구팀이 피부 아랫면에 신경세포(뉴런)를 연결하고 압력을 주자 뉴런이 이때 생기는 전기신호를 감지하는 것을 확인했다.

연구팀은 앞으로 천 소재인 코르덴과 부드러운 실크의 촉감을 구분하거나 찬 물과 뜨거운 커피의 온도를 구분하는 등 새로운 감각 센서도 개발할 예정이라고 밝혔다. 이런 센서가 모두 개발되면 인체 기능을 거의 완벽하게 갖춘 의수, 의족이 개발 될 수 있을 전망이다.

한편 사람 피부와 닮은 인공피부 연구는 국내에서도 활발히 진행 중이다. 지난해 12월 김대형 서울대 화학생물공학부 교수팀은 ‘스마트 인공피부’를 개발해 촉각 신호를 생쥐의 뇌에 전달하는 데 성공했다. 올해 8월에는 조영호 KAIST 바이오 및 뇌공학과 교수팀이 스트레스를 감지하는 전자피부를 개발한 적 있다.

염재윤동아사이언스기자 dsjy@donga.com