전기 신호로 실제 감각 재현 가능한 유연한 전극 개발

Seoul캘리포니아 대학교 샌디에이고 연구진이 피부에 압력과 진동 같은 촉감을 전달할 수 있는 새로운 유연 전자 장치를 개발했습니다. 이는 현실감 있는 촉각 경험을 구현하려는 촉각 기술에서 중요한 진전을 이룬 것입니다. 이 장치에 대한 자세한 내용은 Science Robotics에 게재된 논문에서 확인할 수 있습니다.

이 기기는 실리콘 패치 위에 있는 부드럽고 유연한 전극입니다. 손가락 끝이나 팔뚝에 스티커처럼 붙일 수 있습니다. 피부에 작은 전류를 보내 감각을 생성하며, 감각의 종류는 신호의 주파수에 따라 달라집니다.

주요 특징:

• 부드럽고 신축성 있는 전극
• 압력 또는 진동을 모방합니다.
• 스티커처럼 착용 가능
• 외부 전원에 연결

현대 기술은 종종 딱딱한 금속 전극을 사용하여 피부에 잘 맞지 않거나 통증과 불쾌한 전류를 유발할 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해, UC 샌디에이고 팀의 레이첼 블라우와 대런 리포미는 새로운 종류의 전극을 개발했습니다.

전극은 두 가지 폴리머인 PEDOT:PSS와 PPEGMEA로 만들어집니다. PEDOT:PSS는 전도성과 견고함을, PPEGMEA는 부드럽고 유연한 특성을 가지고 있습니다. 이 두 가지 폴리머의 비율을 조절함으로써, 전도성과 신축성을 모두 갖춘 재료를 만들었습니다. 이를 통해 전극은 피부에 잘 맞아 편안한 전기 자극을 제공합니다.

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블라우와 연구팀은 폴리머 전극을 쉽게 늘어날 수 있는 스프링 형태로 레이저를 이용해 절단했습니다. 이 설계는 전류를 특정 피부 부위로 효과적으로 전달하여 통증 없이 목표 부위를 자극할 수 있도록 도와줍니다.

열 명의 참가자들이 실험에 참여하여 좋은 결과를 얻었다. 암스테르담 대학의 과학자와 심리학자들은 사람들이 팔뚝에서 인지할 수 있는 가장 작은 전류를 발견했다. 그 후, 전류의 주파수를 변경하여 참가자들이 압력 또는 진동을 느끼게 했다. 높은 주파수는 진동을, 낮은 주파수는 압력을 유발했다.

이 연구는 전류가 피부에 어떻게 인식되는지를 새롭게 이해하게 해주며, 이를 통해 첨단 촉각 장치의 개발이 가능할 것으로 보입니다. 이러한 장치는 다음과 같은 다양한 분야에서 유용하게 사용될 수 있습니다:

• 가상 현실
• 의료용 의수
• 웨어러블 기술

국립과학재단의 장애 및 재활 공학 프로그램에서 연구에 대한 자금을 지원했습니다. 이 연구의 일부는 또한 국립과학재단의 지원을 받은 UC 샌디에고의 샌디에고 나노기술 인프라에서도 진행되었습니다.

이 발전은 사람들이 장치와 상호 작용하는 방식을 크게 개선할 수 있으며, 더 몰입감 있는 가상 현실 경험과 더 효율적인 의수에 기여할 수 있습니다. 부드럽고 통증 없는 전극은 많은 분야에서 활용될 수 있으며, 우리가 디지털 터치 인터페이스를 사용하는 방식을 변혁할 가능성이 있습니다.