10초 내 자가치료 가능한 전자피부 개발…"활용은 AI로"

서울시립대 연구팀, 딥러닝 기반 빅데이터 해석 모델과 결합 실용성 높여

칼에 베어도 10초 내에 복원되는, 영화의 한 장면 같은 기술이 개발됐다. 이 기술을 이용한 근육피로 측정에는 AI 모델이 활용됐다.

한국연구재단(이사장 홍원화)은 서울시립대학교 김혁 교수 연구팀(이용주 박사과정 등)이 외부 자극 없이 10초 내에 80% 이상의 기능을 복구할 수 있는 초고속 자가 치유 전자피부를 개발했다고 19일 밝혔다.

연구진은 이를 통해 실시간 생체 신호 모니터링과 AI 기반 근육 피로 상태 측정에도 성공했다.

서울시립대학교 김혁 교수(왼쪽)와 이용주 연구생(박사과정)

사람의 피부를 모방한 전자피부는 웨어러블 기기의 가장 진화한 형태로 헬스 케어 분야에서 활용도가 높다.

그러나  반복적인 사용으로 인한 마찰과 찢어짐, 스크래치 같은 기계적인 손상에 취약할 뿐더러 장기간 착용이 어렵고 손상 시 성능 저하를 초래한다.

현재까지 피부 손상을 80%까지 복구하는 전자피부가 나와 있지만 복구까지 1분 정도 걸리는데다 기능평가 측정이 복구과정에서 단절되기도 하고, 복구하는데 열과 빛 같은 외부 자극이 필요해 실용화는 어려웠다.

연구팀은 전자피부의 자가 치유 성능을 높이기 위해 다양한 화합물을 합성, 최적의 조건을 구현했다.

유연한 열가소성 폴리우레탄에 이황화물 화합물을 도입해 열, 빛 등 외부 자극 없이도 재결합할 수 있는 이황화 결합 상태를 만들어냈다.

복원력을 높이고, 자기 치유 능력을 개선하기 위해 분자 이동성이 높은 화합물도 첨가했다. 이 화합물은 이소포론 디이소시아네이트(IPDI)로 고분자 사슬의 유연성과 이동성을 증가시켰다.

김혁 교수는 "이렇게 개발된 전자피부가 상온에서 10초 이내에 80% 이상 기능을 회복하는 성능을 보였다"며 "고온·고습·저온·수중 등 극한 환경에서도 근전도 및 심전도를 안정적으로 측정했다"고 말했다.

자가 치유 기능을 가진 전자피부 개략도. 왼쪽 그림은 인간의 피부와 유사한 형태와 기능 모양. 오른쪽 그림은 전자피부가 손상되었을 때의 복구 메커니즘을 설명한다.(그림=서울시립대 김혁 교수)

김 교수는 "전자피부 센서를 딥러닝 기반 빅데이터 해석 모델과 결합해 실시간 근육 피로를 모니터링하는 실험에도 성공했다"며 "차세대 웨어러블 의료 기기에 작용 가능할 것"으로 기대했다.