중앙대, 인체피부 모방 자율구동 자외선 차단 반도체 시스템 개발

[파이낸셜뉴스] 중앙대학교 연구진이 인체피부를 모방해 자율구동 방식으로 자외선을 차단하는 반도체 시스템을 개발했다. 웨어러블 디바이스와 우주 탐사 등 다양한 응용 분야에 활용될 것으로 기대를 모은다.

중앙대는 전자전기공학부 겸 지능형반도체공학과 박성규 교수 연구팀이 인체 피부의 방사선 보호 메커니즘을 모방한 뉴로모픽 전자 피부를 개발하는 데 성공했다고 7일 밝혔다.

연구팀은 자연의 방어 메커니즘 중 하나인 멜라닌 생성 과정에 주목했다. 피부가 자외선에 노출됐을 때 자율적으로 감지하고 반응하는 시스템을 만들고자 했기 때문이다.

연구팀은 UVA(315~700nm) 영역의 자외선을 최대 97%까지 차단할 수 있는 투명하고 유연한 금속 산화물 기반 광전자 회로를 활용했다. 그 결과 축적된 자외선 노출 정보를 저장하고 자율적으로 방사선 차단을 조절하는 뉴로모픽 전자 피부를 개발하는 데 성공했다. 단순 자외선 차단을 넘어 자외선 노출의 강도와 시간에 따라 반응 속도를 조절할 수 있는 자율적 방어 시스템도 구현했다.

이번 연구의 특징은 생체 모방형 접근 방식을 통해 자율적으로 자외선을 감지하고 인식한 후 차단 가능한 뉴로모픽 광전자 시스템이 구현됐다는 데 있다. 특정 자극에 대한 데이터 감지와 저장에 초점을 맞춘 기존 연구들과 달리 외부의 유해한 환경 자극을 자율적으로 인식하고 즉각 반응·차단하는 새로운 지평을 연 것이다. 크고 단단한 칩 기반 소자가 활용된 기존 연구를 뛰어넘어 유연하고 일체형인 신경 형성 전자 피부를 제안함으로써 생체 모방형 신경 형성 센서 기술의 진일보를 이뤘다는 평도 뒤따른다.

이번 연구에는 연구 책임을 맡은 박성규 교수 연구팀과 성균관대·국립순천대 연구팀이 참여했다. 한층 상세한 연구 내용은 ‘일체형 뉴로모픽 전자 피부를 통한 생체모방 방사선 차폐’ 논문을 통해 확인 가능하다. 이 논문은 세계적인 저명 학술지 사이언스의 자매지로 2023년 피인용도 11.7을 기록한 ‘사이언스 어드밴스(Science Advances)’에 4일자로 게재됐다.

박성규 교수는 “이번 연구는 기존 뉴로모픽 전자소자와 차별화된 새로운 기술을 제시했다는 점에서 큰 의미를 지닌다. 뉴로모픽 회로를 통한 자율적인 자외선 차단 기능을 모노리식 설계를 통해 실현했다.

웨어러블 디바이스, 의료용 헬스케어 장치, 우주 탐사 등 다양한 응용 분야에서 중요한 역할을 할 수 있는 기술로 활약할 것”이라고 말했다.

[e-mail] 윤홍집 기자