10초 내 스스로 복구…ETRI, 자가 치유 전자피부 개발

국내 연구진이 열이나 빛 없이도 10초 이내 손상 부위를 복구할 수 있는 전자피부 기술을 개발했다. 외부 자극 없이 높은 자가 치유 성능을 구현함으로써, 웨어러블 의료기기의 실용화 가능성을 크게 높였다는 평가다.

한국연구재단은 서울시립대학교 김혁 교수 연구팀이 자가 치유형 전자피부를 개발하고, 이를 통해 실시간 생체 신호 측정과 인공지능 기반 근육 피로 분석 기술까지 적용할 수 있음을 확인했다고 밝혔다.

전자피부는 피부처럼 유연하게 착용 가능한 센서로, 촉각 인식과 생체 신호 모니터링 등 다양한 헬스케어 응용 분야에서 각광받고 있다. 그러나 반복 사용 중 발생하는 찢어짐, 스크래치 등 기계적 손상에 취약해 장시간 사용에 한계가 있었다. 기존 자가 치유 기술은 복구에 1분 이상 소요되거나 외부 열·광 자극이 필요해 실용화에 걸림돌로 작용했다.

연구팀은 자가 복원력을 높이기 위해 열가소성 폴리우레탄(TPU)에 이황화 결합 구조를 갖춘 화합물을 도입해, 실온에서도 스스로 재결합하는 기능을 구현했다. 여기에 고분자 사슬의 이동성을 높여주는 디이소시아네이트(IPDI)를 첨가함으로써, 10초 이내에 기능의 80% 이상을 회복할 수 있도록 했다.

개발된 전자피부는 고온, 저온, 고습, 수중 환경에서도 근전도 및 심전도 신호를 안정적으로 측정했으며, 손상 후 자가 치유된 상태에서도 성능이 유지됐다. 더 나아가 딥러닝 기반 해석 모델과 결합해 근육 피로도를 실시간으로 감지하는 기능도 검증됐다. 분석 정확도는 95% 이상으로 나타났다.

김혁 교수는 “자가 치유 속도와 효율을 동시에 확보한 기술로, 차세대 웨어러블 의료기기 개발에 새로운 전환점이 될 것”이라고 밝혔다.

연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 지원하는 중견연구사업의 일환으로 수행됐으며, 논문은 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 2월 12일 자에 게재됐다.