이달의 과기인 김태일 교수…거미 모방한 청색기술로 잡음 제거하는 소재 개발

청색기술을 적용해 거미의 생체조직을 모방하여 낮은 주파수의 잡음만 선택적으로 차단하는 소재가 개발됐다.

과학기술정보통신부(이하ㆍ과기부)와 한국연구재단은 '이달의 과학기술인상' 1월 수상자로 김태일 성균관대 화학공학과 교수를 선정했다고 17일 밝혔다.

이 상은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해 과기부 장관상과 상금 1,000만원을 수여하는 것이다.

김태일 교수는 새로운 하이드로젤 필터 소재를 개발한 공로를 인정받았다. 이 소재는 움직임 등에 의한 잡음을 선택적으로 차단한다.

이를 바이오 전자소자에 적용하면 생체신호 측정의 정확도를 높일 수 있다. 바이오 전자소자는 인체에 부착하거나 삽입된 형태로 생체신호를 측정하는데 사람의 움직임으로 인한 진동 등 잡음이 문제였다.

이를 신호처리 기술이나 기계학습을 활용해 제거하지만, 신호의 왜곡을 부르는 문제가 있었다

연구팀은 생물의 특성 등을 모방하는 청색기술을 이용해 이 문제를 해결했다.

거미는 다리 하부 진동수용체에는 점탄성 패드(cuticular pad)가 있어 낮은 주파수의 잡음을 제거하고 높은 주파수 대역만 탐지할 수 있다. 바람과 비 등 외부 잡음에도 불구하고 먹이와 짝 등이 보내는 신호를 잘 감지한다.

이를 모방한 젤라틴·키토산 기반의 하이드로젤 고분자 소재도 낮은 주파수의 잡음만 선택적으로 제거할 수 있다.

이번 연구는 물리적 충격을 감소시키는 원리를 규명해 층간 소음 및 차량 진동 등을 줄이는 소재로도 응용할 수 있다.

관련 연구 성과는 국제학술지 '사이언스(Science)'에 2022년 5월 게재된 바 있다. 현재 민간기업에 기술 이전되어 뇌파측정소자로 개발이 진행되고 있다.

김 교수는 "생물모방 기술을 활용해 진동 소음을 선택적으로 줄여주는 소재를 개발하고 이를 전자센서에 적용해 신호 필터 없이도 고신호를 확보할 수 있음을 보였다"며 "앞으로 신산업 창출의 마중물 역할을 할 새로운 소재 개발에 더욱 힘쓰겠다"고 말했다.