휘고 늘리고 훼손할수록 성능 업그레이드

신소재로 생체 신호를 로봇팔에 실시간 전달
KIST 연구팀, 웨어러블에 활용 가능한 복합 신소재 개발

한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단 손동희 선임연구원, 생체재료연구단 서현선 연구원 팀은 개발한 소재를 인터커넥트로 활용해 실제 인체에 부착해 생체 신호를 실시간 측정하고, 이 신호를 안정적으로 로봇 팔에 전송해 실제 인간 팔의 움직임을 실시간으로 그대로 모방하는 데에 성공했다. 자료=KIST

국내 연구진이 휘거나 잘려도 다시 이어 붙여 사용할수 있고 35배까지 늘려도 전기나 데이터를 안전하게 전송할 수 있는 신소재를 개발했다. 이 신소재는 사람의 생체신호를 기계에 전달하는 장치로 활용할 수도 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단 손동희 선임연구원, 생체재료연구단 서현선 연구원 팀은 공동 융합연구를 통해 우수한 신축성을 가지며, 큰 변형이 있어도 높은 전도성을 유지할 뿐만 아니라 스스로 치유할 수 있는 특성까지 지니고 있는 신소재를 개발했다고 4일 밝혔다.

KIST 손동희 박사는 사전에 실제 피부와 기계적 강도가 유사해 부착 시 이질감을 느끼지 않아 장기간 착용이 가능한 고분자 소재를 개발한 바 있다.

공동 연구팀은 손동희 박사가 지난해 개발했던 신소재를 가지고 전자 소자와 인체 사이에 안정적으로 전력 및 데이터를 전송할 수 있는 '인터커넥트'로 활용될 수 있는 신소재를 개발했다. 인터커넥트란 인체로부터 측정한 생체 전기신호를 전자 소자로 안정적으로 전달하기 위해 인체와 전자 소자 사이를 연결하는 장치를 말한다.

KIST 연구진은 개발한 소재를 인터커넥트로 활용해 실제 인체에 부착해 생체 신호를 실시간 측정하고, 이 신호를 안정적으로 로봇 팔에 전송해 실제 인간 팔의 움직임을 실시간으로 그대로 모방하는 데에 성공했다.

한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단 손동희 선임연구원, 생체재료연구단 서현선 연구원 팀이 개발한 이 신소재는 초기 상태의 35배(3500%)까지 변형이 가능하며, 오히려 변형될수록 전기전도도가 60배 이상 좋아져 아직까지 보고된 적 없는 세계 최고 수준의 전기전도도를 보인다. 자료=KIST

또한, 이 신소재는 초기 상태의 35배(3500%)까지 변형이 가능하며, 오히려 변형될수록 전기전도도가 60배 이상 좋아져 아직까지 보고된 적 없는 세계 최고 수준의 전기전도도를 보인다. 뿐만 아니라, 손상되거나 완전히 절단되더라도 스스로 회복 및 접합되는 자가 치유 장점을 가져 학계의 주목을 받고 있다.

KIST 연구진은 기존의 전도성 소재에서 보고된 바 없는 현상에 대해 규명했다. 연구진이 개발한 신소재는 외력에 의해 변형이 일어나면 내부 마이크로·나노 입자들의 재배열에 의해 전기적 특성이 자발적으로 향상되는 '셀프-부스팅(self-boosting)'현상이 나타나는 것을 발견하고, 주사전자현미경 및 마이크로 CT 분석을 통해 원인을 규명했다.

서현선 연구원은 "개발한 소재는 극심한 외력 및 변형에서도 안정적으로 구동할 수 있어 차세대 웨어러블 전자기기 개발 및 상용화에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.

또 손동희 박사는 "이번 연구 성과는 4차 산업혁명시대를 이끌 의공학, 전자공학, 로봇공학 분야에서 필요로 하는 소재 원천기술로, 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대한다."고 밝혔다.

미국 스탠포드 대학과 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 국제학술지 'ACS Nano' 최신호에 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자