포스텍(POSTECH)은 최수석 전자전기공학과 교수·박사과정 남승민 연구팀이 카이랄 구조를 가지는 광학 탄성체(CPE)를 사용해 카멜레온 피부와 같은 인공 전자피부 제작기술을 개발했다고 3일 밝혔다.
최근 플렉서블(Flexible)의 궁극 기술로 알려진 스트레쳐블(Stretchable) 기술은 디스플레이와 유연 센서 소자 등 분야에서 중요성이 커지고 있다. 이 기술은 피부의 자유로운 수축·팽창의 유연함을 모사한 인공 전자피부 기술로 진화되고 있다.
특히 카멜레온과 같이 색을 조절할 수 있는 생체피부는 독특한 나노 규칙의 구조색(Structural Color) 형성과 함께 피부조직을 늘임으로써 피부의 다양한 색을 표현한다. 카멜레온과 같은 인공피부 원천기술 개발연구가 전 세계적으로 급격히 관심받고 있지만 아직 한 번에 하나의 색에서 다중색(Multi-Color)을 자유롭게 동시 분리·변화하고, 전기적 동작을 통해 다중색을 조절한 사례는 없었다.
카멜레온 피부같은 인공전자 피부연구팀은 카멜레온 피부에 착안해 특별한 나노공정 없이도 자기 조립된 스프링 모양의 분자회전 특성과 다양한 나노구조 길이 변화를 통해 색을 변화시키는 CPE를 제작했다. 이 CPE는 전기적인 힘이나 신호를 받아 스스로 늘어나거나 줄어드는 전기적 신축성이 있다. 또 카이랄 나노 회전 길이(Chiral Pitch)의 스트레칭으로 동시다발적으로 여러 나노 구조 길이를 조절해 카멜레온 피부와 같이 동작하는 다중색 변화 스트레처블 전자피부 기술을 개발했다. 전기 조절이 가능해 전자소자화에 응용할 수 있다.
연구팀은 이어 실험을 통해 CPE 기반 전자피부가 동물의 보호색처럼 주변 환경과 같은 색을 나타내는 것을 확인했다. 이는 이번 연구가 위장기술 및 암호화 분야에도 충분히 적용될 수 있음을 실험적으로 보여준 결과다. 아울러 연구팀은 눈에 보이는 색 조절 기술에서 한 단계 더 나아가 물체가 실제로 존재하지만 필요에 따라 눈에 보이거나 보이지 않도록 투명도까지 조절된 빛의 파장제어를 통해 투명 카멜레온 전자피부화 기술의 실험적 구현에도 성공했다.
최수석 교수는 “한 색상만 표현할 수 있던 기존 한계를 넘어 다양한 색을 동시에 조절 표현하고, 투명도까지 제어한 연신형 전자피부화 기술을 최초로 구현했다”며 “향후 차세대 디스플레이와 전자피부, 암호화, 생체 모방형 소프트 로봇 등 다양한 응용 연구에도 널리 적용되기를 바란다”고 말했다.
삼성미래기술육성재단의 지원으로 진행된 이번 연구성과는 융합연구분야 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈' 후면 속 표지(inside back cover) 논문으로 게재될 예정이다.
포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com
