포스텍, 카멜레온 피부 색 모방한 '인공 전자 피부' 개발

포항공대(POSTECH, 총장 김무환)는 전자전기공학과 최수석 교수팀이 카멜레온과 같이 다양한 색깔로 피부색을 바꿀 수 있는 인공전자 피부 제작기술을 개발하는데 성공했다고 지난 4일 밝혔다.

'카이랄 분자 구조의 광학탄성체(CPE: chiral photonic elastomers)를 이용한 이번 연구는 우수성을 인정받아 융합 연구 분야 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'의 후면 속표지 논문으로 게재될 예정이다. 

'카이랄 분자 구조'는 분자의 회전 비대칭성을 의미한다. 오른손과 왼손처럼 서로 겹쳐지지 않는 광학 상태를 가지며, 스프링과 같이 광학적으로 오른쪽이나 왼쪽으로 분자가 회전된 나노 구조를 말한다.

디스플레이와 유연 센서 소자 등 분야에서 그 중요성이 증가하고 있는 플렉서블 전자소자의 궁극적인 기술로 알려진 연신형(stretchable) 기술은 피부의 자유로운 수축과 팽창, 유연함을 모방한 인공전자피부 기술로 진화 중이다.

더 나아가 카멜레온과 같이 색을 조절할 수 있는 생체 피부는 독특한 나노 규칙의 구조색 형성과 함께 피부조직을 늘려 피부의 다양한 색을 표현한다. 그러나 하나의 색에서 다중색을 자유롭게 동시 분리, 변화시키는 등 전기적 동작을 통해 다중색을 조절한 사례는 없었다.

연구팀은 카멜레온 피부에 착안한 청색기술을 적용해 특별한 나노공정 없이 자기조립된 스프링 모양의 분자 회전 특성과 다양한 나노 구조 길이의 변화를 통해 색을 변화시키는 CPE를 제작했다. 연구팀에 따르면 이 CPE는 전기적인 힘이나 신호를 받아 스스로 늘어나거나 줄어드는 신축성이 있다.

또한 카이랄 나노 회전 길이(Chiral pitch)의 스트레칭으로 동시다발적으로 여러 나노 구조 길이를 조절해 카멜레온 피부처럼 다중색으로 변화할 수 있는 스트레처블 전자피부기술을 개발했다.

연구팀은 실험을 통해 CPE 기반의 전자 피부가 동물의 보호색처럼 주변 환경과 동일한 색을 나타내는 것을 확인했다. 이에 따라 이번 연구가 위장 기술 및 암호화 분야에도 충분히 적용될 수 있음을 보여줬다. 또한 투명도까지 조절되는 빛의 파장 제어를 통해 투명 카멜레온 전자 피부화 기술의 실험적 구현에도 성공했다.

연구를 이끈 최수석 교수는 “한 색상만 표현할 수 있던 기존의 한계를 넘어 다양한 색을 동시에 조절 표현하고, 투명도까지 제어한 연신형 전자피부화 기술을 최초로 구현했다”며 향후 “차세대 디스플레이와 전자 피부, 암호화, 생물모방형 소프트 로봇 등 다양한 응용 연구에도 널리 적용되기를 바란다“고 말했다.