문어처럼 몸 색깔 바꿀 수 있는 인공 피부 만들었다 [사이언스 브런치]
문어는 위장, 의사소통, 천적으로부터 방어 등 다양한 목적을 위해 피부 아래 색소 주머니와 근섬유를 이용해 신경 신호에 따라 색을 빠르게 바꾸는 ‘변신의 귀재’로 유명하다. 색소 주머니는 흑, 적, 황색 색소를 담고 있어서 근섬유가 수축하면 주머니가 커져 피부색이 변하고, 반대로 이완하면 주머니가 작아져 색이 사라진다. 최근에는 생체모방 기술을 활용해 문어의 특성을 이용한 다양한 연구가 이뤄지고 있다.
미국 스탠퍼드대 고등 물질 연구소, 재료과학과, 유전학과, 생체공학과, 샌프란시스코 챈 저커버그 바이오허브, 독일 파더보른대 광양자 시스템 연구소, 물리학과 공동 연구팀은 피부 질감과 색상을 모두 바꿀 수 있는 새로운 유형의 합성 피부를 개발했다. 위장, 소프트 로봇 공학, 첨단 디스플레이 기술 등에 활용될 것으로 기대되는 이번 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 1월 8일 자에 실렸다.
사물의 외관은 색상과 질감에 따라 달라지고, 다른 느낌을 준다. 지금까지 개발된 인공 피부들은 다양한 색상과 질감을 표현할 수 있지만, 필요에 따라 두 가지 특성이 변하는 표면을 만드는 것은 어려웠다.
이에 연구팀은 문어 같은 동물이 피부 외관을 변화하는 방식에 영감을 받아 질감과 색상을 변경하도록 프로그래밍할 수 있는 박막을 개발했다. 연구팀은 전자빔으로 박막에 패턴을 기록하고 색상 효과를 내는 광학층을 추가했다. 이는 색상과 질감 변화가 20초 미만의 시간에 매우 빠르게 발생하고, 성능 저하 없이 수백 번 반복 전환이 가능하다. 또 인공 피부의 한 면이 액체에 노출되는가 여부에 따라 색상과 질감을 각각 바꿀 수 있다는 장점이 있다. 처음에는 평평하고 평범해 보이지만, 물에 닿으면 팽창하면서 패턴이 변하고 색상이 달라진다.
연구를 이끈 마크 브롱거스마 스탠퍼드대 교수는 “이번에 개발한 박막은 색상과 질감을 동시에 또는 독립적으로 제어할 수 있어, 자연계에서 가장 정교한 위장 시스템을 인공적으로 만드는 데 성공했다”며 “현재는 하나의 패턴과 질감만 표현할 수 있지만 추가 연구를 통해 더 많은 패턴을 표시하고 전자적으로 제어해 더 큰 규모로 만들 것”이라고 설명했다.