▲ 왼쪽부터 김성환 교수, 박지용 교수, 민경택 교수

[한국대학신문 김의진 기자] 국내 연구진이 누에고치에서 추출한 실크 단백질을 활용해 실제 피부와 비슷한 특성을 가지는 바이오 소재 기반 전자 피부를 구현하는 데 성공했다.

김성환‧박지용 아주대 교수(물리학‧대학원 에너지시스템학)와 민경택 한국산업기술대 교수(나노광공학)는 실제 피부처럼 역학적 변형이 가능하고 수분도 머금을 수 있는 실크 단백질 기반 전자 소자를 개발했다고 4일 밝혔다.

아주대‧한국산업기술대 연구팀은 생체 조직을 구성하는 성분 가운데 하나인 단백질, 그 중에서도 자연에서 구할 수 있는 실크 단백질에 주목했다. 실크 단백질은 누에고치에서 추출할 수 있으며 높은 인장력과 탄성을 지니고 있다. 연구팀은 실크 단백질의 물성을 더욱 개선하기 위해서 칼슘 이온과 글리세롤을 도입해 투명하고 늘릴 수 있는 수화젤 필름을 구현했다.

이렇게 구현된 투명 실크 필름은 피부와의 접합력이 매우 높았다. 또 실제 피부에 부착한 상태에서 피부의 역학적 변형에 따라 동일하게 변형됐다. 이와 더불어 실제 생체 조직과 같이 많은 수분을 머금을 수도 확산을 통해 수분이 투과될 수도 있음이 확인됐다.

김성환 교수는 “이번에 개발한 실크 기판에서 도파민 수용액의 도파민과 물이 기판을 투과, 전극에 반응하는 것을 확인했다”며 “센서의 개념을 성공적으로 구현해 낸 것으로 실제 피부에서 외부 자극이 피부층을 통해 내부의 신경에 전달되는 것과 같은 원리”라고 설명했다.

김 교수는 이어 “전자 피부 연구가 유연 전자 소자 집적에 있어 많은 진전을 이뤄왔지만 생체 적합성, 그리고 생체 조직과의 인터페이스 문제는 상대적으로 간과돼 왔다”며 “이번 연구로 생체 구성 성분인 단백질을 통해 전자 피부 구현이 가능하다는 점, 그리고 이를 활용해 생체 조직과 전자 소자 사이의 물성 차를 극복해낼 수 있다는 점을 보여줬다는 데 의의가 있다”고 덧붙였다.

연구 성과는 나노과학기술 분야 학술지인 ≪ACS 나노≫ 5월 24일자에 온라인 게재됐다. 논문 제목은 〈생체조직과 유사한 단백질 기반 전자 피부〉다.

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