전자 피부에 지문까지 생겼네!… 손가락 전자피부 개발

640억 분의 1. 사람 지문이 같을 확률이다. 유전정보가 일치하는 일란성 쌍둥이조차 지문은 다르다. 이러한 지문을 전자 피부에도 새길 수 있는 기술이 나왔다. 이 인공 지문이 같을 확률은 사람 지문이 같은 확률보다 10³²배 더 낮다.

UNIST 화학과 심교승 교수팀은 사람 지문보다도 더 고유한 주름 패턴을 새겨진 손가락 전자 피부를 개발했다. 피지컬 AI 로봇에 전자 피부를 이식해 고유 식별이 가능한 지문을 부여하는 시대가 열릴 전망이다.

전자 피부는 감각을 느끼는 센서 등을 내장해야 하고 피부의 유연함 또한 구현해야 하기에 딱딱한 무기물 대신 유연한 유기물이 더 적합하다. 특히 손가락 전자 피부는 물체를 구분할 수 있는 능력 또한 갖춰야 해 전자 피부의 기능에 충실하면서도 지문처럼 고유 패턴까지 갖춘 피부를 만들어내기 힘들었다.

심 교수팀은 유연 고분자(SEBS) 전자 피부에 무작위 주름 패턴을 쉽게 새길 수 있는 제작 기술을 개발했다. 유연 고분자를 화학 처리해 피부를 1차로 제작한 뒤, 여기에 톨루엔 용매를 떨어뜨리고 고속 회전시키기만 하면 피부 표면에 무작위 주름이 생긴다. 톨루엔 용매로 부풀었던 피부 표면이 용매가 증발하면 쪼글쪼글하게 수축하는 원리다.

[연구그림] 인공지문 패턴 생성과정과 인공 지문 전자피부를 응용한 기술

이 인공 지문이 똑같은 모양으로 다시 생성될 확률은 1mm² 기준으로 10⁻⁴³에 불과하다. 사람 지문이 같은 확률보다 10³²배 더 낮은 수치이며, 이를 사람 지문 크기로 확장하면, 같은 패턴이 생길 확률은 사실상 0에 수렴한다. 또 물리적 충격, 열, 습도에도 강해 지문 형태를 오래 유지할 수 있다.

개발된 전자 피부를 로봇 손에 이식하면 사람처럼 사물을 잡고, 표면의 질감을 인식하거나, 살아 있는 생명체를 구분하는 일도 가능해진다. 연구팀은 온도 센서가 내장된 전자 피부를 부착한 로봇이 사람처럼 뜨거운 물체가 가까이 오면 피하는 물리적 상호작용도 시연했다.

연구를 주도한 심교승 교수는 “간단한 공정을 활용하면서도 동일한 패턴이 생성될 확률이 실제 지문보다도 낮아, 개인용 전자 피부, 전주기 관리형 소프트 로봇, 차세대 휴먼 기계 인터페이스 등 보안과 고유 식별이 중요한 미래 기술에 폭넓게 적용될 수 있을 것”라고 전했다.

이번 연구는 UNIST 화학과의 이주영, 박해찬 연구원이 제1저자로 참여했으며, 미국 휴스턴대학교 바이오메디컬공학과 정웨이 리(Zhengwei Li) 교수팀과 함께했다.

연구수행은 울산과학기술원 기초과학연구소, 과학기술정보통신부 한국연구재단 신진연구자 지원사업의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 저명한 국제학술지인 네이처 커뮤니케이션스 (Nature Communications)에 3월 5일 출판되었다.