[Science &] 시각·청각은 과학으로 극복하는 중..그럼 촉각은? | Daum 뉴스

[Science &] 시각·청각은 과학으로 극복하는 중..그럼 촉각은?

서진우 입력 2017.03.24 15:48 수정 2017.03.24 17:08 댓글 3개SNS 공유하기

피부느낌 완벽구현, 아직은 미지의 영역
세포 표면에 착 붙는 패치..신체진단 정밀성 높여

오감 가운데 미각과 후각을 대체하기 위한 과학 연구가 활발히 이뤄지고 있는 것에 반해 시각과 청각은 이미 기존 기술로 많이 극복되고 있는 영역이다. 광학 기술을 통해 시력을 회복하고 소리 증폭 기술을 이용한 보청기로 청각 또한 인공적으로 보완이 많이 이뤄진 상태다. 그렇다면 남은 것은 단 하나, 바로 촉각이다. 촉각은 직접 만지지 않고서도 과학기술이 그 느낌을 대신 알려줘야 하는 것이다. 하지만 실제 과학기술이 촉각까지 완벽히 대체하는 건 현재로선 불가능한 영역에 해당한다. 다만 피부에 부착하는 각종 약물 패치의 성능을 끌어올리거나 직접 손대지 않고도 물체에 금이 가는 등의 손상 정도를 파악할 수 있는 감지 신경망 기술은 최근 활발하게 개발되고 있다.

최근 국내 연구진은 기계적 안전성이 우수하면서도 접촉성이 뛰어나 마이크로미터(㎛·100만분의 1m) 단위 세포 수준에도 잘 달라붙는 패치 구조체 개발에 성공했다. 이로써 패치와 피부 간 신호·물질 전달이 쉽게 이뤄질 수 있어 향후 신체 진단 신뢰도나 약물 패치 성능이 올라갈 전망이다.

한국전자통신연구원 소속 문승언 박사와 김준수 연구원 등 국내외 공동 연구진은 복잡하고 울퉁불퉁한 곳에도 잘 달라붙는 바이오 패치 구조체를 개발했다. 그간 과학자들은 사람 생체 표면에 달라붙는 웨어러블 기기를 개발하기 위해 노력해 왔지만 패치를 표면에 달라붙게 하기 위해 얇게 만들다 보니 기계적 안전성이 떨어지는 단점이 있었다. 막이 쉽게 찢어지거나 말려 한 번 부착하면 위치를 옮기거나 떼어 내기가 힘들기 때문에 일회용으로 사용할 수밖에 없었던 문제점도 컸다.

이에 연구진은 액체가 고체에 젖어들어가며 정밀한 접촉이 이뤄지는 현상에 착안해 고체와 고체 사이에서도 젖는 현상이 일어날 수 있다고 봤다. 이 같은 '젖음 현상'을 통해 문제점을 극복한 것이다. 연구진은 기계적 안전성과 우수한 젖음성을 동시에 구현하기 위해 폴리우레탄 아크릴레이트라는 고분자 소재를 사용해 임프린트(거푸집으로 찍어내듯 만드는 공정)를 기반으로 서로 다른 크기를 갖는 구조들이 공존하는 박막을 만들었다.

젖음성이 우수한 얇은 나노 박막과 젖음성은 낮지만 얇은 박막을 지탱할 수 있는 마이크로 박막을 쌓아올려 500~800㎛까지 3개층 구조 박막을 만들었다. 이로써 탈부착이 쉽고 재사용이 가능한 패치가 나왔다. 특히 ㎛ 수준의 거칠기에도 빈틈없는 접촉이 가능해졌다. 기계적 안전성과 접촉 성능 한계를 모두 극복한 것이다. 연구진은 "사람 피부에 잘 달라붙는 패치가 나오면 양질의 생체 정보를 얻을 수 있어 웨어러블 기기 보편화에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.

항공우주 구조물의 내부 손상을 광섬유 신경망으로 감지하는 기술도 주목된다. 권일범 표준과학연구원 박사팀은 복합재료에 광섬유를 매설하고 변형 패턴을 측정함으로써 직접 손대지 않고도 물체 손상을 파악하는 기술을 최초로 개발해냈다.

두 재료 이상을 조합한 복합재료는 가볍고 높은 강도를 지니고 있어 항공우주 구조물이나 자동차, 선박 등의 재료로 각광받고 있지만 물리적 강도가 일정하지 않아 한 번 손상이 발생하면 정확한 손상 부위를 파악하기 어렵다. 특히 우주선 발사체에는 탄소섬유로 강화된 복합재료가 들어 있어 충격을 받아도 내부에만 손상을 입고 표면에는 잘 드러나지 않는다.

연구팀은 복합재료에 알루미늄 코팅 광섬유를 매설하고 손상이 발생하면 재료의 변형 패턴이 광섬유에 남도록 설계했다. 이후 광섬유 변형률을 측정하기 위한 센서 시스템을 구성해 정확한 손상 위치와 정도를 검출하는 데 성공했다. 특히 직경 25㎝, 길이 1.6m 크기 복합재료 실린더 안에 광섬유를 일정한 간격(12㎜)으로 감아 넣은 후 충격에 의한 영향을 탐지한 결과 손상 위치를 3㎝ 내외 정확도로 검출할 수 있었다.

복합재료 손상을 정확하고 손쉽게 검출하는 이번 기술은 우주 발사체 추진기관이나 중대형 산업 설비, 조선·해양 분야에서 대형 구조물의 안전성 검사를 위한 측정 기술로 폭넓게 활용될 전망이다.

[서진우 기자]