손상된 전자피부 10초 만에 원상복구

서울시립대 김혁 교수팀 개발
마찰 등 자극에도 기능성 유지
"웨어러블 의료기술 앞당길 것"

서울시립대 김혁 교수팀은 마찰과 찢어짐에도 10초 내 원상복구되는 전자피부를 개발했다고 19일 밝혔다.

김혁 교수는 "이번에 자가 치유형 전자 피부의 주요 난제를 해결함으로써, 차세대 웨어러블 의료 기술의 발전과 상용화를 촉진하는 데 기여할 것"이라고 전망했다. 이 전자피부는 열이나 빛 등 외부 자극 없이 10초 이내에 80% 이상의 기능이 복구된다.

전자 피부 테스트결과 고온·고습·저온·수중 등 극한 환경에서도 근전도 및 심전도를 안정적으로 측정됐으며, 손상 후 자가 치유를 거쳐도 신호가 안정적으로 유지됐다. 또한, 전자피부 센서를 딥러닝 기반 빅데이터 해석 모델과 결합해 실시간 근육 피로를 모니터링하는 실험에도 성공했다.

사람의 피부를 모방한 전자피부는 웨어러블 기기의 가장 진화한 형태 중 하나로 헬스 케어 분야에서 활용도가 높다.

인체에 부착하면 촉각을 느끼거나 생체 신호를 모니터링하고 부착 부위의 상처를 치료하는 등 다양한 기능이 개발되고 있다. 하지만 반복적인 사용 중 발생하는 마찰, 찢어짐, 스크래치와 같은 기계적 손상에 취약해 장기간 착용이 어렵고 손상 시 성능 저하가 불가피하다.

현재까지 손상을 80% 복구하는 전자피부가 알려져 있지만 복구까지 1분이 걸려 측정이 단절되고, 복구 시 열과 빛 같은 외부 자극이 필요해 실용화의 걸림돌이었다.

연구진은 이를 극복하고자 유연한 열가소성 폴리우레탄에 이황화물 화합물을 사용해 열, 빛 등 외부 자극 없이도 재결합할 수 있는 이황화 결합을 형성하도록 설계했다. 또한 높은 복원력을 위해 분자 이동성이 높은 화합물을 첨가해 자가 치유 능력을 극대화했다.

한편, 연구진은 이번에 개발한 전자피부를 국제학술지 '사이언스 어드밴시스(Science Advances)'에 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자