▲ '냄새' 맡는 전자피부 모식도

앞으로는 스마트폰이나 로봇이 우리 주변에서 유해가스가 발생하는 즉시 ‘냄새’를 맡아 알려주거나 접촉한 사람의 체온과 땀의 정보를 분석해 건강상태를 체크해주는 일 등이 가능해질 전망이다.

미래창조과학부 글로벌프런티어 ‘나노기반 소프트일렉트로닉스연구단’은 촉각, 온도, 습도는 물론 인간의 피부가 감지할 수 없는 다양한 유해가스 및 유기용매 등을 분별하는 ‘냄새 맡는 전자피부’를 세계 최초로 개발했다고 16일 밝혔다.

연구진이 개발한 전자피부는 물체가 전기를 저장할 수 있는 능력을 뜻하는 ‘전기용량’ 특성을 이용했다. 연구진은 압력, 터치와 같은 촉각뿐만 아니라 온도 및 습도, 유해가스 및 유기용매에 의해서도 전기용량이 변화한다는 점에 착안해 전자피부를 개발했다.

우선 연구진은 기체 상태의 물질을 피복하고자 하는 소재의 표면에 흐르게 해 화학반응을 통해 얇은 막을 형성하는 기술화학기상증착법(CVD)을 통해 전기전도도와 탄성이 높은 탄소나노튜브 섬유를 합성했다. 또 이를 기반으로 착용형(웨어러블) 압전전기용량(piezo-capacitive) 방식의 소자를 만들었다.

이 소자는 휘어지고 늘어나는 피부로서의 특성을 가지면서도 지금까지 보고된 촉각 감지 중심의 전자피부와는 달리 하나의 소자가 촉각과 후각을 동시에 감지할 수 있다.

전자피부(e-skin)는 웨어러블 건강진단기기, 감각을 느끼는 디스플레이, 다기능성 로봇 피부 등 응용 분야가 다양하기 때문에 최근 많은 관심을 받고 있는 연구분야이다.

연구진에 따르면 그동안 보고된 대부분의 전자피부들은 압력, 응력, 터치와 같은 촉각형 자극에 대한 민감성 향상에만 초점을 두고 있어 생리학적으로 촉각형 자극뿐만 아니라 온도와 습도변화를 복합적으로 감지하는 인간의 피부를 모방하는데 큰 한계점을 가진 것으로 알려져 있다.

연구를 주도한 김도환 숭실대 유기신소재·파이버공학과 교수는 “향후 차세대 플렉서블 디스플레이, 극한 환경 및 사고 감지용 스마트 로봇피부 등 인간 친화적 전자기기 구현을 위한 원천기술로 응용되어 큰 부가가치를 창출할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

연구결과는 이달 말에 재료과학분야 세계적 국제학술지 ‘어드밴스드 머터리얼스(Advanced Materials)’ 28호에 게재될 예정이다. 현재 연구팀은 관련 기술로 2건의 국내특허를 출원한 상태다.

이번 연구는 미래부 글로벌프런티어사업(나노기반 소프트일렉트로닉스연구단)과 신진연구자지원사업의 지원으로 수행됐다.