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2019/09/06 한양뉴스 > 학술

제목

김도환 교수, 사람 촉각세포 모방한 전자피부 소재 개발

기존 소재보다 30배 이상 성능 … ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 게재

디지털뉴스팀

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http://www.hanyang.ac.kr/surl/T1C9

내용

김도환 화학공학과 교수팀은 사람 피부에 있는 촉각세포를 모방한 새로운 개념의 전자 피부 소재 기술을 개발했다. 이 연구는 9월 5일 저명한 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 온라인 게재됐다.
 
과학자들은 인공장기와 로봇의 피부에 사용하는 전자피부를 개발하고 있다. 전자피부를 실제 사람피부에 가깝게 만들려면 미세한 자극을 구분하고 넓은 자극 범위를 인식하는 소재 개발이 필요하다.
 
하지만 기존 전자 피부는 물리적 자극을 받으면 소재 형태가 바뀌면서 나타나는 전기적 신호 변화를 감지하는 방식이다보니 민감도가 떨어지고 넓은 범위의 자극을 인식하는데 한계가 많았다. 
 
▲인간 피부 내 촉각세포 및 개발된 생체모사 이온트로닉 전자피부의 외부자극 인지과정에 대한 원리를 나타내는 모식도 (a)인간 피부가 가지고 있는 촉각세포 내 구성요소 (b)촉각세포의 외부자극 인지원리 모식도 (c)촉각세포를 모사한 이온트로닉 전자피부 내 구성요소 (d)개발된 이온트로닉 전자피부의 외부자극 인지원리 모식도

김 교수팀은 사람의 피부를 구성하는 촉각세포의 세포막 구조와 외부 자극에 따라 나타나는 생체이온의 신호 전달 메커니즘을 모방한 인공 촉각 세포를 만들었다. 0~140kPa(킬로파스칼)에 이르는 넓은 압력범위에서도 기존 전자피부보다 민감도가 30배 높다.
 
또 교수팀은 초고감도 전자피부 기술을 활용해 손으로 누르는 압력의 세기로 동력장치의 가속과 방향을 동시에 제어할 수 있는 무인비행체용 '실감형 웨어러블 컨트롤러'도 개발했다. 이 장치는 굴곡이 있는 신체 등에 부착해 작동이 가능하며, 1mV의 낮은 구동전압에서도 외부자극을 효과적으로 인지할 수 있기 때문에 낮은 전력 소모량으로도 장기간 사용이 가능하다.
 
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 글로벌프론티어사업(나노기반 소프트 일렉트로닉스 연구단) 및 기초연구사업(선도연구센터, 중견연구)의 지원으로 수행됐다. 
 
▲초고감도 이온트로닉 전자피부의 활용 가능성 (a)초고감도 이온트로닉 전자피부를 무선통신기술과 결합해 드론 컨트롤러로 활용 (b)드론 컨트롤러의 무선통신 및 신호처리 과정 (c)압력세기에 따라 드론의 방향뿐만 아니라 가속도 제어가 가능한 밴드형 이온트로닉 전자피부 (d)압력세기에 따른 드론의 RPM 변화


 
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