고현협-백충기 교수팀, 듀크대 Stephen Craig 교수팀 공동 주성미 ▲ UNIST 에너지 및 화학공학부 고현협-백충기 교수팀과 듀크대 Stephen Craig 교수팀이 개발한 변색형 인공전자피부. (UNIST 제공) ▲ 변색형 인공전자피부를 개발한 UNIST 에너지 및 화학공학부 고현협 교수팀. (오른쪽 아래부터 시계방향) 고현협 교수와 명진영·박종화·조승세·이영오·김진영 연구원. (UNIST 제공) 외부 자극을 색의 변화로 나타내는 인공전자피부가 개발됐다. 울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부 고현협-백충기 교수팀과 듀크대 Stephen Craig 교수팀이 공동으로 색상변화로 외부 자극을 효과적으로 표현하는 인공전자피부를 개발했다고 10일 밝혔다. 전자피부는 헬스케어와 의료용 기기, 로보틱스 등 다양한 분야에 적용되는 차세대 핵심기술이다. 이 재료로 역학 변색형 고분자 소재가 사용되는데, 가공성이 좋고 별도 전원 공급 없이 외부 자극에 색상이 변한다는 장점이 있다. 하지만 실제 색상 변화를 위해서는 강한 외부 자극이 필요하다는 단점이 있다. 공동연구팀은 복합 고분자 소재(PDMS, Spiropyran) 필름의 다공성 마이크로 구조화와 나노입자(SNPs)를 도입해 민감도 문제를 해결했다. 연구진이 개발한 인공전자피부는 복합소재에 미세한 구멍을 만들고, 그 안에 기계적 강도가 높은 실리카 나노입자를 코팅해 만들었다. 외부 압력이 가해질 때 변색이 일어나는 소재에 전달되는 힘의 양을 증가시켜 반응 민감도를 높였다. 서로 다른 기계적 특성을 가지고 있는 경우, 기계적 특성 차이로 힘이 미세한 구멍과 실리카 나노입자 주변으로 집중되는 원리를 이용한 것이다. 또 미세한 구멍과 실리카 나노 입자에 의한 에너지 분산 효과로 신축성이 기존 재료보다 최대 400% 증가하는 효과도 있었다고 연구진은 밝혔다. 연구진은 “변색 고분자의 외부자극 민감도를 높이기 위한 기존 연구는 분자단위의 변형 수준에서 진행돼 왔고, 마이크로·나노 구조 변형을 통한 연구는 최초”라며 “은나노와이어 기반의 투명전극과 융합을 통해 마찰전기 센서로도 사용될 수 있는데, 음성인식, 동작인식 센터 등 다양한 분야에 적용할 수 있다”고 말했다. 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업, 글로벌프론티어사업(나노 기반 소프트일렉트로닉스연구단) 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 재료 분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 게재됐다.
10일 울산과학기술원은 외부 자극에 따라 색상이 변하는 인공전자피부를 개발했다며, 미세한 구멍을 내고 그 속에 실리카나노입자를 코팅하여 만들었기 때문에 에너지 분산 효과로 기존 재료보다 신축성이 뛰어나다고 밝혔다.  