실제 피부와 비슷한 신축성을 지닌 전자 피부

최근 웨어러블 센서 부분에서 각광을 받고 있는 연구 분야는 인공 피부라고 할 수 있는 패치형 센서 및 웨어러블 기기입니다. 하지만 피부에 붙이는 센서는 한 가지 문제점이 있습니다. 실제 피부처럼 신축성이 뛰어나지 않기 때문에 몇 번 늘어나다보면 결국 잘 복원되지 않으면서 쓸 수 없게 된다는 것입니다.

사우디 아라비아의 킹 압둘라 과학기술 대학의 이첸 카이(KAUST postdoc Yichen Cai)가 이끄는 연구팀은 실제 피부와 비슷한 신축성을 지닌 웨어러블 센서 혹은 e-skin (electronic skin)를 개발했습니다. 연구팀이 개발한 e-skin은 본래 길이의 28배로 늘어나도 원래 상태로 복귀될 뿐 아니라 탄성과 신축성이 인체 피부와 비슷해서 장시간 부착하기에 적합니니다.

연구팀이 개발한 e-skin은 실리카(silica) 나노입자 소재로 강화한 하이드로겔 (hydrogel) 기반층에 2차원 티타늄 카바이드 (2-D titanium carbide (MXene)) 센서 층이 나노와이어로 결합된 형태입니다. 여기에 사용된 하이드로겔은 인체 조직과 비슷하게 70%가 수분이고 탄력이나 기타 특성이 실제 피부와 유사해 피부 부착형 센서로 사용하기에 적당합니다.

e-skin은 20cm 범위까지 사물을 감지할 수 있으며 1/10초만에 자극을 감지해 Wi-Fi를 통해 데이터를 전송할 수 있습니다. 연구팀은 이 센서가 체온, 산소포화도 이외에도 혈관의 떨림을 감지해 혈압 등 각종 정보를 수집할 수 있다고 설명했습니다. 실제로 상용화가 될 수 있을지는 두고봐야 알겠지만, 이 분야에 연구가 계속된다면 실용적으로 사용할 수 있는 전자 피부/센서의 시대가 도래할지도 모르겠다는 생각입니다.

참고

https://techxplore.com/news/2020-11-electronic-skin-strong-future.html

"Mixed-dimensional MXene-hydrogel heterostructures for electronic skin sensors with ultrabroad working range"Science Advances (2020). advances.sciencemag.org/lookup … .1126/sciadv.abb5367

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