인간-로봇 인터커넥트로 작용해 인간의 팔 움직임을 로봇 팔에게 전달할 수 있는 고분자 복합체. 사진제공 KIST

국내 연구진이 휘거나 잘려도 복원되며, 세계 최고 수준의 전기전도도까지 보이는 웨이러블 디바이스에 효과적인 신소재를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구단 손동희 선임연구원과 생체재료연구단 서현선 연구원팀이 공동 융합연구로 우수한 신축성을 가지며, 크게 변형해도 높은 전도성을 유지하고, 자가치유(Self-healing) 특성까지 지닌 신소재를 개발했다고 4일 밝혔다.

KIST 손동희 박사팀은 지난해 실제 피부와 기계적 강도가 비슷해 이질감을 느끼지 않고 장기간 입을 수 있으며, 신축성이 매우 뛰어나 물이나 땀에 젖어도 외부 도움 없이 자가치유하는 고분자 소재를 개발했다.

KIST 손동희·서현선 연구팀은 이번 연구에서 기존 특성을 유지하면서, 전자 소자와 인체 사이에 안정적으로 전력과 데이터를 전송할 수 있는 높은 전도성과 신축성을 지니는 ‘인터커넥트(Interconnect)’로 활용할 수 있는 신소재를 개발했다. 인터커넥트는 인체로부터 측정한 생체 전기신호를 전자 소자로 안정적으로 전달하기 위해 인체와 전자 소자 사이를 연결하는 장치다.

KIST 연구팀은 고분자 내부에 은 마이크로·나노 입자들을 분산·분포시켜, 우수한 신축성을 가지면서도 변형에도 문제없는 전도성 고분자 복합 신소재를 제작했다.

연구진은 신소재를 실제 인체에 부착해 인터커넥트로 생체 신호를 실시간 측정하고, 이 신호를 안정적으로 로봇 팔에 전송해 실제 인간 팔 움직임을 실시간으로 모방하는 데 성공했다.

완전한 절단 후에도 자가치유돼 신축성과 전도성을 회복할 수 있는 고분자 복합체. 사진제공 KIST

연구진이 개발한 신소재는 초기 상태에서 35배까지 변형할 수 있고, 오히려 변형될수록 전기전도도가 60배 이상 좋아져 세계 최고 수준의 전기전도도를 보였다. 게다가 손상되거나 완전히 절단되더라도 스스로 회복해 접합되는 자가치유 기능까지 가져 학계로부터 주목받고 있다.

KIST 서현선 연구원은 “개발 소재가 극심한 외력과 변형에서도 안정적으로 구동할 수 있어, 차세대 웨어러블 전자기기 개발과 상용화에 기여할 것”이라고 말했다. 또 KIST 손동희 박사는 “이번 연구 성과는 4차산업혁명시대를 이끌 의공학과 전자공학, 로봇공학 분야에서 필요로 하는 소재 원천기술로, 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

미국 스탠포드 대학과 공동연구로 진행한 이번 연구결과는 국제학술지 ‘ACS Nano’ 최신호에 게재됐다.

박응서 테크엠 기자  gopoong@techm.kr