물속에서 스스로 아물다…싱가포르국립대, 자가치유 전자피부 개발
물에 잠긴 채 찢어져도 별도의 전력 없이 손상을 감지하고 스스로 아무는 전자피부가 개발됐다. 해양 탐사 로봇이나 수중 드론처럼 물속에서 작동해야 하는 기기에 활용될 가능성이 제기된다.
로봇신문에 따르면 싱가포르국립대(NUS) 탄유쥔(Tan Yu Jun) 교수 연구팀은 촉각 감지, 손상 감지, 자가 복구 세 가지 기능을 하나의 소자에 통합한 다기능 전자피부를 개발했다고 밝혔다. 이 소자는 공기 중은 물론 물속에서도 작동한다. 연구팀은 이 기술을 '자가치유 다기능 전자피부(SMES)'로 명명했다.
전자피부는 사람의 피부처럼 압력이나 접촉을 감지하도록 만든 얇고 유연한 소자로, 로봇과 웨어러블 기기 분야에서 활발히 연구돼 왔다. 다만 지금까지 개발된 소재들은 주로 공기 중 환경을 전제로 해, 물이 닿으면 성능이 떨어지거나 스스로 아무는 기능이 제대로 작동하지 않는 한계가 있었다.
두 개의 층으로 손상을 읽는다
SMES는 두 개의 층으로 구성된다. 위쪽에는 손상을 감지하는 층이, 아래쪽에는 전자기 신호를 감지하는 층이 자리한다. 두 층 모두 늘어나면서도 스스로 아무는 성질을 지닌 고무 계열의 자가치유 탄성체로 만들어졌다.
작동 원리는 자기장 변화에 있다. 소자가 정상 상태일 때는 일정한 전기 신호가 나온다. 그러다 표면이 찢어지거나 균열이 생기면 자기장 분포가 달라지고, 이에 따라 신호도 변한다. 외부에서 전원을 공급하지 않아도 이 신호 변화만으로 손상 여부와 위치를 실시간으로 파악할 수 있다는 것이 연구팀의 설명이다. 사람의 피부가 통증을 느껴 상처를 인지하는 것과 유사한 방식으로, 연구팀은 이를 '통증 감지' 기능으로 표현했다.
수중 10일이면 치유 효율 100% 근접
연구팀이 제시한 성능 수치는 물속 환경에서 특히 두드러진다. 수중에서 손상된 전자피부는 약 10일이 지나면 거의 100%에 가까운 치유 효율을 회복하는 것으로 나타났다. 공기 중에서는 약한 열을 가할 경우 기능의 약 82%까지 회복됐다. 늘어난 뒤 원래 형태로 돌아오는 재료 자체의 탄성 복원력은 최대 92% 수준으로 측정됐다.
기존의 자가치유 소재나 전자피부가 대체로 공기 중 환경을 전제로 개발돼 온 점을 고려하면, 물속에서 손상 감지와 복구를 함께 구현했다는 점이 이번 연구의 차별점으로 꼽힌다.
수중 로봇·웨어러블로 확장
연구팀은 이 전자피부를 해양 탐사 로봇, 수중 드론, 잠수 장비 등 물속에서 쓰이는 기기에 적용할 수 있을 것으로 내다봤다. 물에 닿아도 기능을 유지하고 손상을 스스로 회복하는 특성은 수리가 어려운 심해나 수중 환경에서 특히 유용할 수 있다. 사람의 피부와 닮은 이러한 특성 덕분에 착용형 헬스케어 기기 등 웨어러블 분야로의 확장 가능성도 거론된다.
이번 연구 성과는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)에 'A Self-Healing Magnetoelectric Sensor with Pain Sensing for Underwater Soft Electronics'라는 제목으로 게재됐다.
참고 자료
· 싱가포르국립대 연구팀, 물속에서도 스스로 치유하는 전자피부 개발 — 로봇신문 (2026.07.22)